【摘要】：法向承力錨(VLAs)安裝過程較為便捷,具有可以重復回收利用、造價較為低廉且承載性能較好等優(yōu)點,因此廣泛應用于深海系泊系統(tǒng)。為確定法向承力錨的極限承載力,非常有必要定量地確定其極限安裝深度�；谌嵝藻^脛的工作機理分析,建立了一種運動過程中柔性錨脛形態(tài)的動態(tài)重新配置的確定方法。結合該方法,利用Maple編寫計算程序,引入塑性方法,利用屈服面方程和錨鏈方程求解VLAs運動時的復合荷載,并基于相關聯(lián)流動法則計算得出錨板的局部位移增量,基于增量迭代模擬VLAs拖曳嵌入土體進行安裝并系泊加載到回收全過程運動軌跡,分析獲得了整個過程中錨板和錨脛狀態(tài)的變化規(guī)律、錨板運動軌跡及承載性能的變化規(guī)律。之后通過對比100g下的離心模型試驗結果,驗證了VLAs安裝和加載過程的數(shù)值計算方法的有效性。在此基礎之上進行參數(shù)敏感性分析,研究了VLAs的錨脛長度參數(shù)、安裝和加載過程中錨鏈在海床表面處與水平方向的夾角、錨鏈承載參數(shù)、錨鏈與土體間摩擦系數(shù)、屈服面參數(shù)和錨重量參數(shù)等因素對VLAs安裝及系泊加載過程中的極限深度和承載性能的影響。以錨脛比為0.8為例,VLAs的運動軌跡和承載力的數(shù)值模擬結果表現(xiàn)為:拖曳安裝開始后,錨板下潛貫入土體并到達極限深度。系泊加載后,錨板迅速順時針旋轉約14°達到近似法向受力狀態(tài),此過程中錨板埋深損失0.26m,僅為極限深度的0.19%。在錨板旋轉過程中,拉拔力迅速升高,系纜點和海床表面處的錨鏈拉力分別增大了43.66%和35.48%�？梢娎瘟Σ粌H與錨板埋深有關,更與錨板、錨脛及錨鏈三者之間的狀態(tài)關系高度相關。為驗證數(shù)值計算結果的有效性,開展了錨脛比在0.7~0.9范圍內時VLAs的安裝及調節(jié)加載過程的離心模擬實驗,對比分析結果表明模型試驗結果與數(shù)值計算結果呈現(xiàn)出較好的一致性。安裝過程中,隨著錨脛比的增加,錨板在相同安裝距離下其埋深呈現(xiàn)增加的趨勢,在調節(jié)加載過程中其承載力系數(shù)表現(xiàn)出先增大后趨于平穩(wěn)的趨勢。參數(shù)敏感性分析表明:不同參數(shù)工況下,VLAs的極限深度及抗拔力呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。結果表明,錨脛比顯著地影響著錨板的極限深度和抗拔力。結合實際應用的不同需求,設計中最佳錨脛比的取值應權衡實際需求來最終確定。此外,為獲得更大的極限深度和抗拔力,應采用高摩擦系數(shù)?和低承載性參數(shù)E_n d_(ba) _r N_c B的錨鏈。另一方面,對于本文所討論的所有參數(shù)而言,采用較小的系泊錨鏈角和相對較薄的錨板都能使VLAs更好地發(fā)揮其承載性能。VLAs回收過程研究表明,可通過變更加載模式實現(xiàn)錨板的順利回收過程,分析表明采用較大的回收角更利于回收工作的進行�？傮w而言,研究表明了改進法向承力錨的潛在方向,并有助于在研究和實踐中了解柔性錨脛法向承力錨的工作機理。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U653.2;P75

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本文編號：2659858