基于歐拉-拉格朗日流體與固體耦合算法,針對移動載荷激勵冰層響應(yīng)問題開展了數(shù)值模擬。對均勻水深條件下的冰層位移響應(yīng)進行了數(shù)值計算并與實驗結(jié)果進行對比分析,發(fā)現(xiàn)二者獲得的臨界速度值、冰層位移響應(yīng)波形特征以及最大下陷值都吻合較好,說明所采用的數(shù)值計算方法是可靠、有效的。針對限制水域不同航道邊界形狀條件下移動荷載激勵冰層位移響應(yīng)和載荷臨界速度進行了數(shù)值模擬,得到了航道邊界形狀對位移響應(yīng)和臨界速度的影響規(guī)律,結(jié)果表明:不同截面形狀直航道條件下,當(dāng)矩形截面變化到梯形截面時,臨界速度變小,且各速度下冰層最大下陷位移也相應(yīng)變小;矩形截面形狀彎曲航道條件下,臨界速度仍存在,且該臨界速度對應(yīng)的冰層最大下陷位移幅值比直航道條件下大。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

直航道模型示意圖

使用Ls-dyna的前處理軟件得到數(shù)值計算所需要的幾何模型與網(wǎng)格模型。以矩形截面情況為例,給出了如圖3所示的計算模型示意圖。幾何模型從上到下依次是空氣層、移動載荷、冰層和水層,網(wǎng)格模型(為方便觀察僅給出了柔性墊、冰層和水層的網(wǎng)格,空氣層網(wǎng)格沒有在圖中給出)采用Solid164實體單元對幾何模型進行網(wǎng)格劃分,經(jīng)網(wǎng)格無關(guān)性驗證后考慮計算精度和計算速度后,確定水層網(wǎng)格數(shù)為50 100,空氣層網(wǎng)格數(shù)為29 900,冰層網(wǎng)格數(shù)為19 800,柔性墊網(wǎng)格數(shù)為200,總計網(wǎng)格數(shù)為100 000。其中柔性墊、冰層與水層和空氣層的網(wǎng)格存在重合,且空氣層與水層的交界面的節(jié)點相同。邊界條件的設(shè)置為:空氣層和水層的左端、右端以及空氣層、冰層和水層的左側(cè)表面施加固壁約束,水底表面施加固壁約束,所有幾何模型的對稱面施加對稱約束,冰層和柔性墊之間施加接觸算法。初始條件的設(shè)置為:柔性墊的速度通過關(guān)鍵字*INITIAL_VELOCITY_GENERATION進行加載,所有節(jié)點的重力加速度則通過關(guān)鍵字*LOAD_BODY_GENERALIZED進行加載。

邊界條件的設(shè)置為:空氣層和水層的左端、右端以及空氣層、冰層和水層的左側(cè)表面施加固壁約束,水底表面施加固壁約束,所有幾何模型的對稱面施加對稱約束,冰層和柔性墊之間施加接觸算法。初始條件的設(shè)置為:柔性墊的速度通過關(guān)鍵字*INITIAL_VELOCITY_GENERATION進行加載,所有節(jié)點的重力加速度則通過關(guān)鍵字*LOAD_BODY_GENERALIZED進行加載。冰層的力學(xué)性質(zhì)與冰層的成分、形成過程等因素密切相關(guān),不同性質(zhì)的冰層,其力學(xué)參數(shù)有所不同。參考Kozin等研究中冰層的參數(shù),取其密度為ρ1=900 kg/m3,楊氏模量為5 000 MPa,泊松比為1/3�？諝夂退捎镁�性多項式狀態(tài)方程描述,空氣和水的密度分別為1.25 kg/m3,1 000 kg/m3。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3073499