目前,随着当今海洋运输业的飞速发展和跨海大桥、海上风电站的大规模修建,船舶与海上结构物相撞的事件屡有发生,造成了重大的生命和财产损失,因此设计并研究新型的海上防撞装置迫在眉睫。本文以海上单桩基础为例,设计了一种多层格构腹板增强聚氨酯泡沫夹芯防撞装置,采用数值模拟的方法研究其在船舶冲击下的动力性能和对桩基础的保护效果。本文主要工作如下:⑴在总结归纳了国内外对海上防撞装置的研究方法和研究实例的基础上,设计出一种基于玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料(GFRP)和聚氨酯泡沫(PUR)的扁圆柱型防撞装置,分内中外三层。⑵研究了在船舶的撞击下,海上单桩基础在有无防撞装置保护两种工况下的动力响应,包括系统能量转化、最大撞击力等。通过数值模拟发现:在防撞装置的保护下,96.3%的碰撞能量被防撞装置吸收,聚氨酯泡沫为主要吸能材料;并且相比于无防撞装置保护下的工况,最大撞击力减小了62.9%。研究发现,GFRP和聚氨酯泡沫通过自身的屈服变形来达到吸能受力的作用。⑶通过改变防撞系统内外因素进一步探究了防撞装置的动力响应,通过改变聚氨酯泡沫的密度并重新排布,发现将聚氨酯泡沫按照密度由小到大从内层向外层排布的方式,整体吸能效果更好;而在船舶以不同质量和不同速度冲击防撞系统时,防撞装置的两种材料依然能保持较好的稳定性和吸能效果。