LS-DYNA与ABAQUS模拟锥体-平整冰碰撞问题的比较分析

发布时间：2021-11-12 21:23

　　基于黏聚单元有限元方法,采用两款软件对平整冰与锥体碰撞进行数值模拟,并将两款软件计算得到的平整冰断裂模式及产生的冰载荷进行比较.在此基础上,将数值模拟结果与实测结果进行对比,并利用两款软件共同研究碰撞速度对于冰载荷的影响.结果表明:采用两款软件计算获得的平整冰断裂模式比较接近,且在时域与频域方面均与实测结果吻合良好;采用LS-DYNA的计算效率高于ABAQUS.采用两款软件共同研究碰撞速度对于冰载荷的影响. 

【文章来源】：武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2020,44(04)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

冰实体单元及黏聚单元示意图

两款软件中的黏聚单元本构关系主要通过断裂能、断裂强度及应力-分离关系曲线来体现.断裂能和断裂强度分别为黏聚单元失效时释放的能量及界面最大应力,可通过拉伸及断裂试验测得.应力-分离关系曲线描述的是黏聚单元失效界面的应力和裂纹张开量之间的关系,包括:直线型、指数型和梯形,见图2.式(1)～式(3)分别给出了三种应力-分离关系曲线的公式.σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 (δ m f -δ) δ m f -δ m 0 δ m 0 <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (1) σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 (1- 1-exp(-α( δ-δ m 0 δ m f -δ m 0 )) 1-exp(-α) ) δ m 0 <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (2) σ={ Κδ δ≤δ m 0 Κδ m 0 δ m 0 <δ<δ m m Κ(δ-δ m m +δ m 0 - δ m f 0 (δ-δ m m ) δ m f 0 -δ m 0 ) δ m m <δ<δ m f 0 δ>δ m f ?????? ??? (3)

本文采用的数值模型是基于德国汉堡(HSVA)冰水池2010年[9]做的模型试验.由图3的现场模型试验可知,这个试验的设计是锥体在拖车的牵引下以一恒定速度与平整冰发生碰撞,模型缩尺比为λ=10.表1为试验与模拟中分别采用的各项几何参数值.表1 模型尺度和实尺度(数值模型)下的各项参数值 参数 模型尺度值 实尺度值(数值模拟) 锥角/(°) 61.4 61.4 锥体水线面直径/m 1.36 13.6 锥高/m 0.908 9.08 冰面以上锥高/m 0.34 3.4 冰厚/m 0.033 0.33 碰撞速度/(m·s-1) 0.3801 1.202

【参考文献】：
博士论文
[1]基于有限元方法的海洋工程结构物与海冰碰撞机理研究[D]. 石础.上海交通大学 2017



本文编号：3491680