動力貫入儀/錨依靠其自由下落過程中獲得的動能以及自重貫入到海床土中完成測量和安裝過程,不需要借助其他外部加載裝置,適合深海環(huán)境中的地質(zhì)勘測以及深海平臺的錨固。但是在動力貫入過程中貫入儀和動力錨與土體和水之間的相互作用非常復(fù)雜,需要考慮率效應(yīng)以及拖曳阻力影響。因此對動力貫入儀和動力錨的受力特性以及相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確分析有助于提高其實用性以及測量的準(zhǔn)確性。本文第一部分采用基于計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamics,CFD）的分析軟件ANSYS CFX 17.0,借助動網(wǎng)格的大變形分析方法,分別模擬了錐形動力貫入儀和球形動力貫入儀在均質(zhì)黏土中的貫入過程。本文提出了薄層單元法來模擬貫入儀與土體之間的界面摩擦。在CFX模擬中,土體材料采用非牛頓流體來模擬,其剪切強度受土體切應(yīng)變率的影響（即土體的率效應(yīng)）。通過模擬貫入儀以不同的速度在黏土中的貫入過程,研究其所受阻力與貫入速率、土體強度和密度、界面摩擦系數(shù)以及率效應(yīng)參數(shù)之間的關(guān)系,建立了承載力系數(shù)、率效應(yīng)系數(shù)及拖曳系數(shù)的表達式,并提出了土體不排水抗剪強度的預(yù)測方法,為動力貫入儀測試數(shù)據(jù)的解析提供依據(jù)。本文第二部分研究了... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 動力錨動力沉貫的研究現(xiàn)狀
    1.3 動力貫入儀的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究目的和主要工作
2 數(shù)值模擬方法簡介
    2.1 大變形有限元模擬方法簡介
    2.2 基于計算流體動力學(xué)的數(shù)值模擬方法
    2.3 CFX中土體材料設(shè)置方法
3 動力貫入儀的數(shù)值模擬
    3.1 引言
    3.2 有限元模型簡介
    3.3 動網(wǎng)格的網(wǎng)格變形與分析
    3.4 FFP計算結(jié)果與討論
        3.4.1 FFP在無率效應(yīng)土體中的計算結(jié)果與分析
        3.4.2 FFP在考慮率效應(yīng)土體中的計算結(jié)果與分析
        3.4.3 土體不排水抗剪強度、率效應(yīng)以及界面摩擦系數(shù)的反演
    3.5 FFB計算結(jié)果與討論
        3.5.1 FFB在無率效應(yīng)土體中的計算結(jié)果與分析
        3.5.2 FFB在考慮率效應(yīng)土體中的計算結(jié)果與分析
        3.5.3 用FFB反演土體不排水抗剪強度、率效應(yīng)參數(shù)和界面摩擦系數(shù)..
    3.6 結(jié)論
4 帶有推進器的動力貫入錨在黏土中的貫入深度研究
    4.1 引言
    4.2 推進器模型以及數(shù)值模型設(shè)置
    4.3 結(jié)果與討論
    4.4 小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 進一步研究方向展望
參考文獻
附錄A 考慮土體率效應(yīng)情況下FFP的計算結(jié)果
附錄B 考慮土體率效應(yīng)情況下FFB的計算結(jié)果
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]板翼動力錨水中自由下落過程數(shù)值模擬[J]. 劉君,張雪琪.  海洋工程. 2017(03)
[2]土體率效應(yīng)對動力錨沉貫深度影響[J]. 劉君,李明治,韓聰聰.  大連理工大學(xué)學(xué)報. 2017(01)
[3]板翼動力錨沉貫深度模型試驗研究[J]. 韓聰聰,劉君.  海洋工程. 2016(05)
[4]魚雷錨貫入土體過程數(shù)值分析[J]. 張金利,郝佳偉.  水利與建筑工程學(xué)報. 2015(04)
[5]新型深水系泊基礎(chǔ)研究進展[J]. 國振,王立忠,李玲玲.  巖土力學(xué). 2011(S2)



本文編號：3041047