冰與結(jié)構(gòu)物碰撞是一個復(fù)雜的過程,會受到冰和結(jié)構(gòu)物性質(zhì)的影響。針對現(xiàn)有研究方法的不足,本文嘗試使用物質(zhì)點(diǎn)法模擬冰與結(jié)構(gòu)物作用,為數(shù)值模擬該問題提供新的研究思路。本文首先簡要介紹了冰的物理、力學(xué)性質(zhì)以及影響冰載荷大小的因素。其次,對物質(zhì)點(diǎn)法的基本原理進(jìn)行了描述。物質(zhì)點(diǎn)法適用于處理歷史相關(guān)性和大變形問題,在處理高速碰撞和滑坡等問題中顯示出了優(yōu)越性。在具體模擬之前,文中對模擬過程進(jìn)行了一些假設(shè)。在本文的模擬中,冰在低應(yīng)變速率下遵循粘彈塑性本構(gòu)模型,在高應(yīng)變速率下遵循彈脆性模型。為了驗(yàn)證物質(zhì)點(diǎn)法的有效性,文中首先將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果以及LS-DYNA的結(jié)果比較來進(jìn)行初步檢驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果顯示,物質(zhì)點(diǎn)法相比于LS-DYNA能獲得更接近試驗(yàn)結(jié)果的解。其次,針對影響冰載荷大小的因素,本文利用物質(zhì)點(diǎn)法重點(diǎn)模擬了冰溫、速度、結(jié)構(gòu)物寬度和冰厚度對冰載荷大小的影響,并將模擬結(jié)果與一系列經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,物質(zhì)點(diǎn)法模擬得到的冰載荷值介于經(jīng)驗(yàn)公式計算結(jié)果構(gòu)成的區(qū)間內(nèi),物質(zhì)點(diǎn)法得到的結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式具有相似的趨勢,模擬該問題是合理的。鑒于上述模擬沒有考慮裂紋,物質(zhì)點(diǎn)法在處理裂紋時存在困難以及傳統(tǒng)方法計算裂紋...

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 冰-結(jié)構(gòu)物碰撞研究現(xiàn)狀
        1.2.1 理論研究
        1.2.2 試驗(yàn)研究
        1.2.3 數(shù)值研究
    1.3 本文的主要內(nèi)容
2 冰的性質(zhì)
    2.1 冰的物理性質(zhì)
        2.1.1 密度
        2.1.2 冰雜質(zhì)
        2.1.3 溫度
    2.2 冰的力學(xué)性質(zhì)
        2.2.1 冰單軸壓縮強(qiáng)度
        2.2.2 冰的其他強(qiáng)度
    2.3 冰與結(jié)構(gòu)物碰撞時的特性
    2.4 本章小結(jié)
3 物質(zhì)點(diǎn)法
    3.1 控制方程
    3.2 接觸算法
    3.3 單個時間步內(nèi)的計算格式
    3.4 物質(zhì)點(diǎn)法與其它方法的比較
    3.5 本章小結(jié)
4 物質(zhì)點(diǎn)法模擬冰與結(jié)構(gòu)物碰撞初探
    4.1 冰的本構(gòu)
    4.2 假設(shè)
    4.3 無反射邊界條件
    4.4 物質(zhì)點(diǎn)法模擬結(jié)果和LS-DYNA、試驗(yàn)結(jié)果的比較
    4.5 本章小結(jié)
5 不同參數(shù)對物質(zhì)點(diǎn)法計算結(jié)果的影響
    5.1 不同海冰溫度下的模擬結(jié)果
    5.2 不同速度下的模擬結(jié)果
    5.3 不同結(jié)構(gòu)物寬度下的模擬結(jié)果
    5.4 不同冰厚下的模擬結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
6 一種新的處理裂紋問題的耦合光滑點(diǎn)插值-有限元法
    6.1 有限元法與光滑點(diǎn)插值法簡介
        6.1.1 基本方程
        6.1.2 有限元法
        6.1.3 光滑點(diǎn)插值法
    6.2 基于新方法的應(yīng)力強(qiáng)度因子計算
        6.2.1 互作用積分法
        6.2.2 處理裂紋問題的奇異光滑點(diǎn)插值法
        6.2.3 耦合奇異光滑點(diǎn)插值-有限元法
    6.3 數(shù)值算例
        6.3.1 受拉力作用下含有初始裂紋的矩形板
        6.3.2 受拉力作用下含有初始雙裂紋的矩形板
        6.3.3 受剪切作用下含有初始裂紋的矩形板
        6.3.4 耦合方法與最近發(fā)展的方法的比較
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3912628