基于船舶等效模型的船桥碰撞分析

发布时间：2017-08-08 23:09

  本文关键词：基于船舶等效模型的船桥碰撞分析

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【摘要】：船桥碰撞问题是一个被广泛关注的热点研究问题，船桥碰撞精细化分析是一个复杂的非线性问题，在以桥梁安全性和动力响应为研究目标的数值模拟分析中，，适度简化船舶模型有利于提高船桥碰撞的分析效率。所以，本文将重点研究碰撞过程中船舶的质量-弹簧等效模型，为船桥碰撞问题的整桥动力响应问题提供支撑。主要内容有： ①根据船桥碰撞精细化分析的撞击力时程曲线分析，认为撞击力时程曲线可以由基本光滑曲线和锯齿状波动两部分组成，光滑曲线部分由船桥碰撞的质量、刚度、阻尼和撞击速度等整体参数决定，是决定船桥碰撞分析结果的主要部分，而锯齿状波动主要由船艏构造在破坏过程中的局部失效造成，因船艏构造不同而异。由此，提出了用于船桥碰撞分析的船舶质量-弹簧等效模型，使其能体现船舶质量、刚度、阻尼和撞击速度等整体参数，可以有效简化船桥碰撞分析。 ②通过基于质量-弹簧等效模型的船舶撞击刚体的碰撞分析，讨论了等效模型的刚度系数和阻尼系数对撞击力和能量转换结果的影响。分析表明，撞击力时程曲线可由初始直线增长段和后期非线性增长光滑曲线段两部分组成；刚度系数会影响最大撞击力与接触时间，刚度越大则最大撞击力越大，碰撞接触时间越短，但对碰撞能量转换影响较小；随着阻尼系数变大，撞击力时程曲线的初始直线段增长幅度变大，最大撞击力减小，最大撞击力出现时间提前，同时对碰撞过程的能量吸收越多，碰撞结束后残余动能越少。 ③建立了基于质量-弹簧等效模型的船舶撞击桥墩的碰撞分析模型，分析结果表明，由于碰撞过程中桥墩的动力响应，撞击力时程曲线峰值附近区段有明显的小幅波动；等效模型的弹簧刚度系数、阻尼系数与撞击力之间各自存在确定性的非线性函数关系，可用于确定船舶等效模型的弹簧刚度系数。 ④提出了利用最大撞击力反演船舶等效模弹簧刚度系数、阻尼系数的方法，以一艘5000DWT船舶撞击为例，介绍该方法的应用，结果表明，其具有可行性。
【关键词】：船桥碰撞 等效模型 质量弹簧 撞击力
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U443.26;U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究的背景和意义9-10
• 1.2 船撞桥计算理论的研究进展10-16
• 1.2.1 等效船撞力方法10-12
• 1.2.2 近似解析或数值法12-15
• 1.2.3 有限元方法15-16
• 1.3 本文的主要研究内容16-18
• 第二章 船舶的等效模型研究18-39
• 2.1 碰撞分析中船舶一般简化模型18-20
• 2.2 撞击力时程荷载模型20-22
• 2.3 Pedersen 理论22-26
• 2.4 质量弹簧等效模型26-37
• 2.4.1 弹簧约束下单质点动力响应分析26-30
• 2.4.2 质量弹簧模型碰撞研究30-35
• 2.4.3 弹簧数量影响分析35-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 基于船舶等效模型的船-墩碰撞分析39-55
• 3.1 船-墩碰撞分析模型39-40
• 3.2 等效模型弹簧刚度与撞击力关系40-46
• 3.2.1 不同弹簧刚度碰撞结果分析对比40-44
• 3.2.2 对最大撞击力与刚度系数进行拟合44
• 3.2.3 等效模型刚度与撞击力关系的拟合44-46
• 3.3 等效模型阻尼系数与撞击力关系46-51
• 3.3.1 不同阻尼系数碰撞结果分析对比47-50
• 3.3.2 对最大撞击力与阻尼系数进行拟合50-51
• 3.4 弹簧单元长度对等效模型的影响51-53
• 3.5 本章小结53-55
• 第四章 基于撞击力船舶等效模型参数反演55-68
• 4.1 现有等效静力计算公式55-59
• 4.2 等效模型的参数反演59-66
• 4.2.1 等效静力公式求解60
• 4.2.2 静力分析60-63
• 4.2.3 动力分析63-66
• 4.2.4 结果对比66
• 4.3 本章小结66-68
• 第五章 结论与展望68-70
• 5.1 结论68-69
• 5.2 进一步工作的建议69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：642438