【摘要】：在我國(guó)渤海海域，由于冬季海冰的作用，許多海上平臺(tái)以及其他結(jié)構(gòu)物均在潮差段安裝了錐體抗冰結(jié)構(gòu)。這是由于現(xiàn)有的許多研究成果表明冰排在錐形結(jié)構(gòu)前發(fā)生的彎曲破壞所產(chǎn)生的冰力遠(yuǎn)小于對(duì)直立結(jié)構(gòu)擠壓破壞時(shí)所產(chǎn)生的冰力�；诖�，對(duì)于海冰的彎曲破壞進(jìn)程的研究已經(jīng)稱為冰工程界的一項(xiàng)重要課題。 當(dāng)下，對(duì)于海冰彎曲破壞的研究方法主要包括現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，室內(nèi)模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬。而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)成為了這一領(lǐng)域的一種重要的輔助研究方法。但合理有效的數(shù)值模擬方法的研究目前還處于探索階段。 在本文即通過(guò)理論分析與數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)海冰彎曲破壞數(shù)值模擬方法進(jìn)行了有益的探索，主要開(kāi)展的工作有： （1）、根據(jù)海冰的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)現(xiàn)有的海冰本構(gòu)模型和破壞準(zhǔn)則進(jìn)行研究，探討適合于海冰彎曲應(yīng)力狀態(tài)下的本構(gòu)模型和破壞準(zhǔn)則； （2）、在LS-DYNA中模擬圓環(huán)形冰排彎曲破壞的過(guò)程以及冰排與錐體結(jié)構(gòu)相互作用的進(jìn)程，提出了一種一般性的對(duì)海冰破壞準(zhǔn)則的技術(shù)思路。 3）、通過(guò)所提出的技術(shù)思路對(duì)基于三軸壓縮試驗(yàn)的Derradji破壞準(zhǔn)則進(jìn)行了修正，使其能夠適用于海冰的彎曲破壞。 通過(guò)本文的研究表明，由于海冰的彎曲破壞過(guò)程的復(fù)雜性，現(xiàn)有的數(shù)值模擬成果還有待進(jìn)一步的深入探索。本文中所提出的對(duì)Derradji破壞準(zhǔn)則修正后的破壞準(zhǔn)則雖然能夠在一定程度上適用于海冰的彎曲破壞，，但仍有待進(jìn)一步的完善。
[Abstract]:In the Bohai Sea area of China due to the effect of winter sea ice many offshore platforms and other structures have been installed with conical anti-ice structure in the tidal range. This is because many existing research results show that the ice force caused by the bending failure of the ice row in front of the conical structure is much smaller than the ice force produced by the compression failure of the vertical structure. Therefore, the study of the bending failure process of sea ice has become an important subject in ice engineering. At present, the research methods of sea ice bending failure mainly include field test, indoor model test and numerical simulation. With the rapid development of computer technology, numerical simulation has become an important auxiliary research method in this field. But the research of reasonable and effective numerical simulation method is still in the stage of exploration. In this paper, the numerical simulation method for the bending failure of sea ice is studied by theoretical analysis and numerical calculation. The main works are as follows: (1) according to the physical and mechanical properties of sea ice, The existing constitutive models and failure criteria of sea ice are studied, and the constitutive models and failure criteria suitable for the bending stress state of sea ice are discussed. (2) the bending failure process of annular ice row and the process of interaction between ice row and pyramidal structure are simulated in LS-DYNA, and a general technical idea of sea ice failure criterion is put forward. 3) the Derradji failure criterion based on triaxial compression test is modified to make it applicable to the bending failure of sea ice. Through the research in this paper, it is shown that due to the complexity of the bending failure process of sea ice, the existing numerical simulation results need to be further explored. Although the modified Derradji failure criterion proposed in this paper can be applied to the bending failure of sea ice to some extent, it still needs further improvement.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P731.15

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本文編號(hào)：2407921