本文關(guān)鍵詞：疏浚抓斗力學(xué)特性分析及仿真實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 疏浚抓斗 平挖作業(yè) 力學(xué)模型 數(shù)值模擬

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)全球化和國際貿(mào)易的迅速發(fā)展，我國港口貿(mào)易總量不斷提升，超巴拿馬型集裝箱運(yùn)輸船和大型油輪的出現(xiàn)，促使我國各個港口拓寬并挖深沿海航道或者建造新的碼頭，每年各個航道管理部門都必須承擔(dān)相當(dāng)大的航道疏浚任務(wù)。另一方面，港珠澳大橋和香港機(jī)場吹填等大型海洋工程也需要大量的海底挖掘作業(yè)。抓斗挖泥船在這些工程中發(fā)揮著巨大作用，抓斗在海底或河底的受力特性，不僅影響到抓斗的設(shè)計(jì)和制造，也關(guān)系到疏浚工程的質(zhì)量和效率。 本課題的研究針對江河湖海等水域的水底泥沙環(huán)境，對疏浚抓斗的力學(xué)特性進(jìn)行理論分析、靜力學(xué)有限元分析及非線性顯式動力學(xué)數(shù)值仿真，并進(jìn)行了抓斗挖掘過程的實(shí)驗(yàn)研究，提出了疏浚抓斗平挖作業(yè)的力學(xué)模型。本課題的研究內(nèi)容及主要成果有以下幾個方面： （1）在疏浚抓斗運(yùn)動學(xué)分析的基礎(chǔ)上，分析了抓斗挖掘力計(jì)算的宏觀挖掘理論和Miedema挖掘理論，研究抓斗抓取過程中不同性質(zhì)的作用力對抓斗的影響，比較分析得出適合疏浚抓斗抓取阻力計(jì)算的理論方法，并且根據(jù)上述已有理論模型，建立疏浚抓斗平挖作業(yè)的力學(xué)模型； （2）根據(jù)疏浚抓斗力學(xué)特性理論分析結(jié)果，應(yīng)用適當(dāng)?shù)睦碚搶Φ湫徒Y(jié)構(gòu)疏浚抓斗進(jìn)行靜力學(xué)有限元分析，給出疏浚抓斗有限元建模方法和載荷計(jì)算方法，對抓斗建模過程中需要注意的問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，最后得出不同作業(yè)工況時疏浚抓斗的應(yīng)力和變形情況。對疏浚抓斗的模態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，，得出不同階模態(tài)時抓斗的振動特點(diǎn)和最大位移量情況。 （3）在多柔體系統(tǒng)動力學(xué)和土壤物理特性分析的基礎(chǔ)上，分析了土壤的物理特性和孔隙水壓力對土壤受力的影響。對LS-DYNA作為抓斗挖掘土壤動態(tài)過程分析的可行性進(jìn)行研究，在動力學(xué)仿真軟件LS-DYNA中實(shí)現(xiàn)疏浚土的建模，對抓斗平挖疏浚土壤過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得出挖掘力和不同刃口傾角、不同挖掘深度的關(guān)系。 （4）基于前述分析，進(jìn)行疏浚抓斗抓取過程的現(xiàn)場試驗(yàn)，測量抓斗試驗(yàn)臺挖掘過程中起升、開閉斗鋼絲繩的拉力，并將抓斗平挖試驗(yàn)鋼絲繩拉力數(shù)值與理論計(jì)算和仿真結(jié)果得到的相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行比較分析，驗(yàn)證仿真結(jié)果的正確性。
【關(guān)鍵詞】：疏浚抓斗 平挖作業(yè) 力學(xué)模型 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.31
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 疏浚工程挖泥船及抓斗挖泥船概述10-11
• 1.2 本文的研究背景11-14
• 1.2.1 疏浚工程市場的發(fā)展11-12
• 1.2.2 國內(nèi)疏浚裝備研究水平較低12-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 抓斗挖泥船的研究14-15
• 1.3.2 疏浚抓斗力學(xué)特性研究15-17
• 1.3.3 疏浚抓斗的仿真研究17-18
• 1.4 本文主要的研究任務(wù)18-20
• 第2章 抓斗挖掘過程力學(xué)特性分析20-37
• 2.1 疏浚抓斗挖掘過程運(yùn)動學(xué)分析20-24
• 2.1.1 疏浚抓斗的構(gòu)成20-21
• 2.1.2 疏浚抓斗的運(yùn)動學(xué)分析21-24
• 2.2 宏觀挖掘理論24-30
• 2.2.1 抓斗抓取阻力的影響因素24-26
• 2.2.2 暢啟仁抓取阻力理論26-27
• 2.2.3 前蘇聯(lián)抓取阻力理論27-28
• 2.2.4 抓取阻力理論的分析比較28-30
• 2.3 基于孔隙水壓力和料楔現(xiàn)象的疏浚抓斗挖掘阻力計(jì)算30-34
• 2.3.1 孔隙水壓力的存在和擴(kuò)容現(xiàn)象30-31
• 2.3.2 疏浚抓斗挖掘阻力的 Miedema 計(jì)算方法31-34
• 2.4 疏浚抓斗平挖力學(xué)模型34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 基于 ANSYS 的抓斗靜力學(xué)分析37-49
• 3.1 抓斗有限元分析概述和模型建立37-39
• 3.1.1 抓斗有限元分析概述37-38
• 3.1.2 抓斗結(jié)構(gòu)有限元模型建立38-39
• 3.2 分析工況及載荷計(jì)算39-42
• 3.2.1 一般工況位置及載荷計(jì)算39-41
• 3.2.2 抓斗閉合工況位置及載荷計(jì)算41-42
• 3.3 抓斗結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析42-45
• 3.3.1 抓斗模型加載和約束情況42
• 3.3.2 抓斗強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果42-45
• 3.4 抓斗模態(tài)計(jì)算45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 抓斗挖掘疏浚土過程的數(shù)值模擬49-66
• 4.1 多柔體系統(tǒng)動力學(xué)及 LS-DYNA 軟件簡介49-52
• 4.1.1 多柔體系統(tǒng)動力學(xué)概述49-51
• 4.1.2 LS-DYNA 軟件簡介51-52
• 4.2 疏浚作業(yè)土壤特性分析52-58
• 4.2.1 土壤物理特性分析52-54
• 4.2.2 疏浚土壤的孔隙水壓力和疏浚土的數(shù)值模擬54-56
• 4.2.3 沙漏模式和負(fù)體積56-58
• 4.3 抓斗挖掘疏浚土壤過程的數(shù)值模擬58-64
• 4.3.1 挖掘力和不同刃口傾角的關(guān)系60-62
• 4.3.2 挖掘力和不同挖掘深度的關(guān)系62-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 第5章 抓斗疏浚作業(yè)過程的實(shí)驗(yàn)研究66-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)66-68
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>66
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備66-67
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方法67-68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析68-70
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果68-69
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析69-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 第6章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 全文總結(jié)71-72
• 6.2 研究展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與參加的科研項(xiàng)目77

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本文編號：597684