【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.21
【部分圖文】：

哈爾濱工程大學碩士學位論文2算破冰船冰載荷的方法，為解決這一難題提供了具有價值的參考。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1冰載荷計算方法研究現(xiàn)狀目前對于冰載荷的計算分析，主要的研究方法有現(xiàn)場冰載荷測量、室內(nèi)模型試驗、理論方法與數(shù)值模擬方法等。（1）現(xiàn)場冰載荷測量現(xiàn)場冰載荷測量是在實際船舶或海洋結構物上安裝相關測量裝置，測量得到研究對象所受真實冰載荷的方法，其中測量裝置既可以是直接測量得到冰載荷的壓力傳感器，也可以是測量結構物振動響應的相關裝置，后者可以經(jīng)過相關公式的轉化得到結構物受到的冰載荷。圖1.1為RobertGagnon等[5]2001年在紐芬蘭島一帶進行的船碰冰山實船試驗裝置布置圖，其中包括用于觀測冰層碎裂的攝像機，用于測量船舶運動的應變片和傳感器等，測量得到全船運動響應后通過專門的軟件處理得到船舶受到的載荷。圖1.1實船試驗裝置布置圖[5]現(xiàn)場冰載荷測量得到的冰載荷為真實情況下的載荷，可靠性相當高，對理論計算和模型試驗具有指導意義，是各船級社和研究機構冰載荷設計中的重要依據(jù)。然而現(xiàn)場冰載荷測量需要投入大量的人力、物力和財力，進行周密的規(guī)劃和部署，因此運作成本相當高；并且測量結果很容易受到天氣、海況等自然環(huán)境因素的影響，試驗參數(shù)也無法人為設定，具有比較大的局限性。（2）室內(nèi)模型試驗

第2章近場動力學理論及數(shù)值方法9第2章近場動力學理論及數(shù)值方法2.1近場動力學理論2.1.1理論概述近場動力學理論是一種基于非局部理論思想建模的連續(xù)力學理論[43]。非局部理論與局部理論的差別在于材料內(nèi)部相互作用的范圍，如圖2.1所示，在局部理論中，模型中的物質點僅僅能和相鄰的其他物質點直接相互作用，而在非局部理論中，模型中的物質點可以和不相鄰的物質點發(fā)生直接作用。作為一種非局部理論，近場動力學理論假設每一個物質點都有一個以其自身為中心的鄰域，處于鄰域內(nèi)的其他物質點都能與該物質點發(fā)生相互作用，我們把這一鄰域稱為物質點的近場范圍。如圖2.1中的物質點x和x，雖然兩個物質點沒有直接接觸，但由于物質點x位于物質點x的近場范圍之中，因此兩個物質點之間也存在著相互作用。圖2.1近場動力學與局部理論的差異與有限元方法不同，近場動力學方法將模型視為由一個個物質點組成，并根據(jù)牛頓第二定律建立積分形式的控制方程，從而避免了微分型控制方程在不連續(xù)處偏導數(shù)不存在導致無法求解的問題，因此近場動力學在處理位移場不連續(xù)的問題上具有獨特的優(yōu)勢。近場動力學將物質點之間的相互作用稱為鍵（bond），根據(jù)材料破壞失效條件設置鍵的破壞條件，一旦鍵發(fā)生破壞將無法恢復，從而表示材料由無裂紋到有裂紋的轉化，并且鍵的破壞本身包含在運動控制方程之中，對于裂紋無需再進行特殊化處理，可以模擬出裂紋自然產(chǎn)生和生長的過程。

哈爾濱工程大學碩士學位論文102.1.2基本方程為了方便說明，本文中以參考構型下的位置來表示物質點。如圖2.2所示，初始位置為x的物質點x受到其近場范圍內(nèi)其他物質點的作用力，根據(jù)牛頓第二定律，物質點x的加速度與受力的關系為：tdVttt),()),,(),((),(Hxxxbxx"xux"ufxu（2-1）其中，公式左邊為物質點x所占體積內(nèi)的慣性力密度，ρ為材料密度；xu),(t表示物質點x在t時刻的位移；等式右邊第一項為物質點受到的來自材料內(nèi)其他物質點的作用力，即物質點受到的內(nèi)力；f為近場動力學本構力函數(shù)，表示t時刻物質點x施加在x上的體積力密度；x:xxRHx為物質點x近場范圍內(nèi)的其它物質點集合，本文中，近場范圍取為半徑的圓形或球形；xV為物質點x的體積；將近場范圍內(nèi)的其他物質對點物質點x的作用力密度積分后，得到物質點x受到的總內(nèi)力密度；等式右邊第二項為外載荷，b代表物質點x受到的外載荷密度。圖2.2近場范圍2.1.3本構模型本構力函數(shù)f的構造是近場動力學的關鍵，為了方便說明本構力函數(shù)的構造過程，本文將采取如下表述：將兩個相互作用的物質點稱為物質對點，并將物質點在參考構型中的相對位置記為xxξ；物質對點的相對位移記為xuxuηtt),(),(；則該物質對點在變形后的相對位置可以表示為ξη，相應的本構力函數(shù)可以寫為ξηf),(，相對位置和相對位移的關系如圖2.3所示。
【參考文獻】

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本文編號：2842053