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Finite Element Simulations of Ice Impacts on a Ship Hull Using the MCNS Model

Müller, Franciska und Van Bergen, Jan Willem und Rodriguez, Mark A. und Dragt, Sander und von Bock und Polach, Franz und Ehlers, Sören (2025) Finite Element Simulations of Ice Impacts on a Ship Hull Using the MCNS Model. Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. American Society of Mechanical Engineers (ASME). doi: 10.1115/1.4069869. ISSN 0892-7219.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

Offizielle URL: https://doi.org/10.1115/1.4069869

Kurzfassung

In this study, ice floe impacts on a non-ice-strengthened ship structure are investigated using the finite element method (FEM) with the Mohr-Coulomb nodal split (MCNS) as an ice material model. With this analysis, we address three questions: How does the shape of the ice affect the impact? Is the location where the impact occurs significant? How does the direction of impact influence the loads experienced by the ship? The ice shapes used for this study are modeled based on previous experimental analyses and include round, flat-parallel, and sharp geometries. Impact locations considered are the plate field, bulkhead, and longitudinal stiffener, with impact directions of 0 deg (glancing impact), 30 deg, 60 deg, and 90 deg (perpendicular impact). The study compares load magnitude, plastic deformation, and strain energies across these scenarios to pinpoint significant influencing factors. Findings are compared against existing experimental and literature data, highlighting the critical impact parameters and identifying the worst-case scenario. The study indicates that all three parameters significantly affect the impact. Round and flat-parallel ice shapes result in higher loads compared to the sharp shape. The greatest deformations occur in the plate field and in the bulkhead impact locations. Additionally, the loads increase as the impact becomes more perpendicular

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/217372/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Finite Element Simulations of Ice Impacts on a Ship Hull Using the MCNS Model
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Müller, Franciskafranciska.mueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Bergen, Jan WillempostvoorJan (at) planet.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodriguez, Mark A.mark.a.rodriguez194.civ (at) us.navy.milNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dragt, Sandersander.dragt (at) tno.nlNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
von Bock und Polach, Franzfranz.vonBock (at) tuhh.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehlers, Sörensoeren.ehlers (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5698-9354NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:1 Oktober 2025
Erschienen in:Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1115/1.4069869
Verlag:American Society of Mechanical Engineers (ASME)
ISSN:0892-7219
Status:veröffentlicht
Stichwörter:ship–ice interaction, FEM simulation, ice loads, offshore structures and ships in ice
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Verkehr
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Verkehr
DLR - Forschungsgebiet:V - keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):V - keine Zuordnung
Standort: Geesthacht
Institute & Einrichtungen:Institut für Maritime Energiesysteme
Hinterlegt von: Müller, Franciska
Hinterlegt am:20 Okt 2025 07:25
Letzte Änderung:31 Okt 2025 10:57

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