动力贯入仪/锚沉贯过程的数值模拟

发布时间：2021-02-19 11:23

　　动力贯入仪/锚依靠其自由下落过程中获得的动能以及自重贯入到海床土中完成测量和安装过程,不需要借助其他外部加载装置,适合深海环境中的地质勘测以及深海平台的锚固。但是在动力贯入过程中贯入仪和动力锚与土体和水之间的相互作用非常复杂,需要考虑率效应以及拖曳阻力影响。因此对动力贯入仪和动力锚的受力特性以及相关参数的准确分析有助于提高其实用性以及测量的准确性。本文第一部分采用基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）的分析软件ANSYS CFX 17.0,借助动网格的大变形分析方法,分别模拟了锥形动力贯入仪和球形动力贯入仪在均质黏土中的贯入过程。本文提出了薄层单元法来模拟贯入仪与土体之间的界面摩擦。在CFX模拟中,土体材料采用非牛顿流体来模拟,其剪切强度受土体切应变率的影响（即土体的率效应）。通过模拟贯入仪以不同的速度在黏土中的贯入过程,研究其所受阻力与贯入速率、土体强度和密度、界面摩擦系数以及率效应参数之间的关系,建立了承载力系数、率效应系数及拖曳系数的表达式,并提出了土体不排水抗剪强度的预测方法,为动力贯入仪测试数据的解析提供依据。本文第二部分研究了... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 动力锚动力沉贯的研究现状
    1.3 动力贯入仪的研究现状
    1.4 论文的研究目的和主要工作
2 数值模拟方法简介
    2.1 大变形有限元模拟方法简介
    2.2 基于计算流体动力学的数值模拟方法
    2.3 CFX中土体材料设置方法
3 动力贯入仪的数值模拟
    3.1 引言
    3.2 有限元模型简介
    3.3 动网格的网格变形与分析
    3.4 FFP计算结果与讨论
        3.4.1 FFP在无率效应土体中的计算结果与分析
        3.4.2 FFP在考虑率效应土体中的计算结果与分析
        3.4.3 土体不排水抗剪强度、率效应以及界面摩擦系数的反演
    3.5 FFB计算结果与讨论
        3.5.1 FFB在无率效应土体中的计算结果与分析
        3.5.2 FFB在考虑率效应土体中的计算结果与分析
        3.5.3 用FFB反演土体不排水抗剪强度、率效应参数和界面摩擦系数..
    3.6 结论
4 带有推进器的动力贯入锚在黏土中的贯入深度研究
    4.1 引言
    4.2 推进器模型以及数值模型设置
    4.3 结果与讨论
    4.4 小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 进一步研究方向展望
参考文献
附录A 考虑土体率效应情况下FFP的计算结果
附录B 考虑土体率效应情况下FFB的计算结果
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]板翼动力锚水中自由下落过程数值模拟[J]. 刘君,张雪琪.  海洋工程. 2017(03)
[2]土体率效应对动力锚沉贯深度影响[J]. 刘君,李明治,韩聪聪.  大连理工大学学报. 2017(01)
[3]板翼动力锚沉贯深度模型试验研究[J]. 韩聪聪,刘君.  海洋工程. 2016(05)
[4]鱼雷锚贯入土体过程数值分析[J]. 张金利,郝佳伟.  水利与建筑工程学报. 2015(04)
[5]新型深水系泊基础研究进展[J]. 国振,王立忠,李玲玲.  岩土力学. 2011(S2)



本文编号：3041047