本文關(guān)鍵詞：船和橋墩防撞裝置碰撞仿真模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 船撞橋事故一直在世界各地不斷地發(fā)生，且事故發(fā)生的頻率越來越高。由船撞橋事故所導(dǎo)致的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失以及環(huán)境破壞是驚人的。近年來為了減少事故損失，船橋碰撞機(jī)理特別是橋墩防護(hù)裝置的研究得到越來越多人的關(guān)注。 無論是船-橋相撞或是船-防撞裝置相撞都是一個(gè)十分復(fù)雜的碰撞動(dòng)力學(xué)問題，是兩者在很短的時(shí)間內(nèi)在巨大沖擊載荷作用下的一種復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，且碰撞過程中存在多種不確定性因素，因此企圖通過建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型使問題得到完全解析是不可能的。經(jīng)過多年的發(fā)展，非線性有限元數(shù)值仿真正日益成為目前碰撞分析的最有效方法。 本文在前人研究的基礎(chǔ)之上，結(jié)合船橋碰撞實(shí)例，對(duì)碰撞計(jì)算機(jī)仿真模擬的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，在效率與精度的矛盾中找到平衡，對(duì)一艘2000噸級(jí)散貨船橫橋向正撞廣東管洲河大橋橋墩防撞鋼套箱這一種工況進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真模擬，，實(shí)現(xiàn)了以較小的單元和較短的時(shí)間模擬碰撞的時(shí)間歷程，模擬滿足工程精度要求，解決了目前碰撞仿真計(jì)算周期太長(zhǎng)的問題，同時(shí)仿真模擬得到的結(jié)論對(duì)該類防撞裝置提供了有價(jià)值的參考。 本文共分六章，第一章為緒論，介紹了國(guó)內(nèi)外船船碰撞、船橋碰撞和橋墩防撞裝置的研究概況。第二章對(duì)船橋碰撞外部動(dòng)力學(xué)的解析方法進(jìn)行了消化和吸收。第三章介紹了動(dòng)態(tài)大變形非線性有限元的基本理論，對(duì)本課題分析采用的顯式非線性有限元軟件ANSYS／LS-DYNA作了全面的介紹。第四章對(duì)結(jié)構(gòu)碰撞有限元計(jì)算的有效性進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，重點(diǎn)探討單元尺寸、摩擦力、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)、沙漏控制等因素對(duì)仿真計(jì)算的影響，得到有用的結(jié)論，提高了計(jì)算的可靠性和效率。在第五章，利用有限元數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)船-防撞裝置的碰撞特性進(jìn)行了研究，以較小的單元規(guī)模和較少的機(jī)時(shí)在滿足工程精度要求的條件下模擬船舶橫橋向正撞防撞鋼套箱的時(shí)間歷程，分別得到船和防撞鋼套箱的損傷變形情況，獲得了防撞裝置和船各類構(gòu)件的吸能分布情況，對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估和分析，對(duì)該類吸能型防撞鋼套箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有建設(shè)性的意見。第六章總結(jié)了全文，并對(duì)進(jìn)一步的研究工作進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：船橋碰撞 防撞裝置 數(shù)值仿真 顯式非線性有限元 效率與精度
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：U661
【目錄】：

• 第1章 緒論9-26
• 1.1 立題背景及研究意義9-11
• 1.2 船舶碰撞的國(guó)內(nèi)外研究概況11-17
• 1.2.1 內(nèi)部碰撞力學(xué)11-17
• 1.2.1.1 經(jīng)驗(yàn)方法11-13
• 1.2.1.2 簡(jiǎn)化的解析方法13-15
• 1.2.1.3 簡(jiǎn)化有限元數(shù)值方法15-16
• 1.2.1.4 試驗(yàn)方法16-17
• 1.3 船橋碰撞的研究概況17-24
• 1.3.1 船撞力的研究概況18-22
• 1.3.1.1 各國(guó)規(guī)范中的最大正撞力計(jì)算方法20-22
• 1.3.2 橋墩防撞裝置的研究概況22-24
• 1.4 本文的主要研究工作24-26
• 第2章 船-橋碰撞的解析方法26-35
• 2.1 前言26
• 2.2 解析方法26-35
• 2.2.1 碰撞的描述27-30
• 2.2.1.1 撞擊船的運(yùn)動(dòng)加速度27-28
• 2.2.1.2 碰撞的相對(duì)加速度28-29
• 2.2.1.3 撞擊船碰撞后的速度29-30
• 2.2.2 作用于橋墩上的碰撞沖量30-31
• 2.2.3 結(jié)構(gòu)損傷變形所耗散的能量31-32
• 2.2.3.1 粘著情況31-32
• 2.2.3.2 滑動(dòng)情況32
• 2.2.4 碰撞結(jié)束時(shí)的船體運(yùn)動(dòng)速度32-33
• 2.2.5 討論33-35
• 2.2.5.1 關(guān)于計(jì)算的討論33-34
• 2.2.5.2 關(guān)于附加質(zhì)量34-35
• 第3章 非線性有限單元法概述35-51
• 3.1 有限元法的發(fā)展及應(yīng)用概況35-36
• 3.2 非線性有限元理論36-43
• 3.2.1 物體變形狀態(tài)的描述36-38
• 3.2.2 虛位移原理和虛應(yīng)力原理38-39
• 3.2.2.1 流動(dòng)坐標(biāo)38
• 3.2.2.2 虛位移原理38-39
• 3.2.2.3 虛應(yīng)力原理39
• 3.2.3 幾何非線性板殼單元的一般列式39-43
• 3.2.3.1 應(yīng)變能公式40-41
• 3.2.3.2 剛度矩陣列式41-43
• 3.3 ANSYS/LS-DYNA程序概述43-45
• 3.3.1 ANSYS/LS-DYNA程序特性43-45
• 3.4 ANSYS/LS-DYNA程序算法基礎(chǔ)45-51
• 3.4.1 控制方程45-47
• 3.4.2 有限元離散化47-49
• 3.4.3 顯式與隱式方法的比較49-51
• 第4章 碰撞模擬中影響效率與精度的因素研究51-60
• 4.1 單元尺寸影響51-53
• 4.2 單元時(shí)步長(zhǎng)控制算法53-55
• 4.2.1 殼單元的時(shí)步控制53-54
• 4.2.2 梁?jiǎn)卧臅r(shí)步控制54-55
• 4.3 碰撞模擬中摩擦力的影響55-56
• 4.4 沙漏控制算法56-59
• 4.4.1 Belytschko-Lin-Tsay沙漏控制56-58
• 4.4.2 Englemann & Whirley沙漏控制58-59
• 4.5 碰撞模擬中效率與精度影響因素研究小結(jié)59-60
• 第5章 船舶與防撞裝置碰撞的數(shù)值仿真60-75
• 5.1 引言60
• 5.2 模型的建立60-65
• 5.2.1 對(duì)防撞鋼套箱各部件的建模處理63
• 5.2.2 對(duì)船各部件的建模處理63
• 5.2.3 仿真過程參數(shù)設(shè)置與控制63-65
• 5.3 仿真結(jié)果及其分析65-73
• 5.3.1 船和防撞裝置的損傷變形分析67
• 5.3.2 碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析67-69
• 5.3.3 碰撞反作用力69-71
• 5.3.3.1 規(guī)范計(jì)算的最大船撞力69-70
• 5.3.3.2 仿真計(jì)算的船撞力70-71
• 5.3.4 碰撞過程中的能量轉(zhuǎn)換71-73
• 5.4 結(jié)論73-75
• 第6章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 本文主要研究工作總結(jié)75-76
• 6.2 后續(xù)研究工作展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文82

【引證文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：船和橋墩防撞裝置碰撞仿真模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：354704