本文關(guān)鍵詞：基于船舶等效模型的船橋碰撞分析

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【摘要】：船橋碰撞問題是一個(gè)被廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)研究問題，船橋碰撞精細(xì)化分析是一個(gè)復(fù)雜的非線性問題，在以橋梁安全性和動力響應(yīng)為研究目標(biāo)的數(shù)值模擬分析中，，適度簡化船舶模型有利于提高船橋碰撞的分析效率。所以，本文將重點(diǎn)研究碰撞過程中船舶的質(zhì)量-彈簧等效模型，為船橋碰撞問題的整橋動力響應(yīng)問題提供支撐。主要內(nèi)容有： ①根據(jù)船橋碰撞精細(xì)化分析的撞擊力時(shí)程曲線分析，認(rèn)為撞擊力時(shí)程曲線可以由基本光滑曲線和鋸齒狀波動兩部分組成，光滑曲線部分由船橋碰撞的質(zhì)量、剛度、阻尼和撞擊速度等整體參數(shù)決定，是決定船橋碰撞分析結(jié)果的主要部分，而鋸齒狀波動主要由船艏構(gòu)造在破壞過程中的局部失效造成，因船艏構(gòu)造不同而異。由此，提出了用于船橋碰撞分析的船舶質(zhì)量-彈簧等效模型，使其能體現(xiàn)船舶質(zhì)量、剛度、阻尼和撞擊速度等整體參數(shù)，可以有效簡化船橋碰撞分析。 ②通過基于質(zhì)量-彈簧等效模型的船舶撞擊剛體的碰撞分析，討論了等效模型的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)對撞擊力和能量轉(zhuǎn)換結(jié)果的影響。分析表明，撞擊力時(shí)程曲線可由初始直線增長段和后期非線性增長光滑曲線段兩部分組成；剛度系數(shù)會影響最大撞擊力與接觸時(shí)間，剛度越大則最大撞擊力越大，碰撞接觸時(shí)間越短，但對碰撞能量轉(zhuǎn)換影響較��；隨著阻尼系數(shù)變大，撞擊力時(shí)程曲線的初始直線段增長幅度變大，最大撞擊力減小，最大撞擊力出現(xiàn)時(shí)間提前，同時(shí)對碰撞過程的能量吸收越多，碰撞結(jié)束后殘余動能越少。 ③建立了基于質(zhì)量-彈簧等效模型的船舶撞擊橋墩的碰撞分析模型，分析結(jié)果表明，由于碰撞過程中橋墩的動力響應(yīng)，撞擊力時(shí)程曲線峰值附近區(qū)段有明顯的小幅波動；等效模型的彈簧剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)與撞擊力之間各自存在確定性的非線性函數(shù)關(guān)系，可用于確定船舶等效模型的彈簧剛度系數(shù)。 ④提出了利用最大撞擊力反演船舶等效模彈簧剛度系數(shù)、阻尼系數(shù)的方法，以一艘5000DWT船舶撞擊為例，介紹該方法的應(yīng)用，結(jié)果表明，其具有可行性。
【關(guān)鍵詞】：船橋碰撞 等效模型 質(zhì)量彈簧 撞擊力
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U443.26;U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-18
• 1.1 研究的背景和意義9-10
• 1.2 船撞橋計(jì)算理論的研究進(jìn)展10-16
• 1.2.1 等效船撞力方法10-12
• 1.2.2 近似解析或數(shù)值法12-15
• 1.2.3 有限元方法15-16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 船舶的等效模型研究18-39
• 2.1 碰撞分析中船舶一般簡化模型18-20
• 2.2 撞擊力時(shí)程荷載模型20-22
• 2.3 Pedersen 理論22-26
• 2.4 質(zhì)量彈簧等效模型26-37
• 2.4.1 彈簧約束下單質(zhì)點(diǎn)動力響應(yīng)分析26-30
• 2.4.2 質(zhì)量彈簧模型碰撞研究30-35
• 2.4.3 彈簧數(shù)量影響分析35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-39
• 第三章 基于船舶等效模型的船-墩碰撞分析39-55
• 3.1 船-墩碰撞分析模型39-40
• 3.2 等效模型彈簧剛度與撞擊力關(guān)系40-46
• 3.2.1 不同彈簧剛度碰撞結(jié)果分析對比40-44
• 3.2.2 對最大撞擊力與剛度系數(shù)進(jìn)行擬合44
• 3.2.3 等效模型剛度與撞擊力關(guān)系的擬合44-46
• 3.3 等效模型阻尼系數(shù)與撞擊力關(guān)系46-51
• 3.3.1 不同阻尼系數(shù)碰撞結(jié)果分析對比47-50
• 3.3.2 對最大撞擊力與阻尼系數(shù)進(jìn)行擬合50-51
• 3.4 彈簧單元長度對等效模型的影響51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 基于撞擊力船舶等效模型參數(shù)反演55-68
• 4.1 現(xiàn)有等效靜力計(jì)算公式55-59
• 4.2 等效模型的參數(shù)反演59-66
• 4.2.1 等效靜力公式求解60
• 4.2.2 靜力分析60-63
• 4.2.3 動力分析63-66
• 4.2.4 結(jié)果對比66
• 4.3 本章小結(jié)66-68
• 第五章 結(jié)論與展望68-70
• 5.1 結(jié)論68-69
• 5.2 進(jìn)一步工作的建議69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-74
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：642438