發(fā)布時間：2021-11-12 21:23

　　基于黏聚單元有限元方法,采用兩款軟件對平整冰與錐體碰撞進(jìn)行數(shù)值模擬,并將兩款軟件計(jì)算得到的平整冰斷裂模式及產(chǎn)生的冰載荷進(jìn)行比較.在此基礎(chǔ)上,將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果進(jìn)行對比,并利用兩款軟件共同研究碰撞速度對于冰載荷的影響.結(jié)果表明:采用兩款軟件計(jì)算獲得的平整冰斷裂模式比較接近,且在時域與頻域方面均與實(shí)測結(jié)果吻合良好;采用LS-DYNA的計(jì)算效率高于ABAQUS.采用兩款軟件共同研究碰撞速度對于冰載荷的影響. 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2020,44(04)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

冰實(shí)體單元及黏聚單元示意圖

兩款軟件中的黏聚單元本構(gòu)關(guān)系主要通過斷裂能、斷裂強(qiáng)度及應(yīng)力-分離關(guān)系曲線來體現(xiàn).斷裂能和斷裂強(qiáng)度分別為黏聚單元失效時釋放的能量及界面最大應(yīng)力,可通過拉伸及斷裂試驗(yàn)測得.應(yīng)力-分離關(guān)系曲線描述的是黏聚單元失效界面的應(yīng)力和裂紋張開量之間的關(guān)系,包括:直線型、指數(shù)型和梯形,見圖2.式(1)～式(3)分別給出了三種應(yīng)力-分離關(guān)系曲線的公式.σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 (δ m f -δ) δ m f -δ m 0 δ m 0 <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (1) σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 (1- 1-exp(-α( δ-δ m 0 δ m f -δ m 0 )) 1-exp(-α) ) δ m 0 <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (2) σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 δ m 0 <δ<δ m m Κ(δ-δ m m +δ m 0 - δ m f 0 (δ-δ m m ) δ m f 0 -δ m 0 ) δ m m <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (3)

本文采用的數(shù)值模型是基于德國漢堡(HSVA)冰水池2010年[9]做的模型試驗(yàn).由圖3的現(xiàn)場模型試驗(yàn)可知,這個試驗(yàn)的設(shè)計(jì)是錐體在拖車的牽引下以一恒定速度與平整冰發(fā)生碰撞,模型縮尺比為λ=10.表1為試驗(yàn)與模擬中分別采用的各項(xiàng)幾何參數(shù)值.表1 模型尺度和實(shí)尺度(數(shù)值模型)下的各項(xiàng)參數(shù)值 參數(shù) 模型尺度值 實(shí)尺度值(數(shù)值模擬) 錐角/(°) 61.4 61.4 錐體水線面直徑/m 1.36 13.6 錐高/m 0.908 9.08 冰面以上錐高/m 0.34 3.4 冰厚/m 0.033 0.33 碰撞速度/(m·s-1) 0.3801 1.202

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]基于有限元方法的海洋工程結(jié)構(gòu)物與海冰碰撞機(jī)理研究[D]. 石礎(chǔ).上海交通大學(xué) 2017



本文編號：3491680