导管架平台圆截面管柱在侧向撞击下的变形机理研究

发布时间：2017-09-18 01:32

  本文关键词：导管架平台圆截面管柱在侧向撞击下的变形机理研究

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【摘要】：由圆形管柱进行支撑的导管架平台已经得到了广泛的应用,其在复杂的海洋环境下,如果不能够安全地进行生产作业会威胁到工作人员的安全,造成巨大的经济损失和环境破坏。一般情况下,导管架平台所面临的主要威胁,来自于守护船舷侧的侧向撞击,由于导管架平台的圆形管柱都是倾斜,所以圆形管柱在遭受侧向撞击时变形机理及能量耗散成为研究的重点。本文的研究方法主要包括解析计算方法和数值仿真方法。对导管架平台倾斜的圆形管柱在守护船侧向撞击下的变形模式及能量耗散进行了研究。解析计算方法可以快速准确地对碰撞结果进行评估和预测;利用非线性有限元方法进行数值仿真计算,既可以给出碰撞过程中的许多物理量随撞深的变化,也是对解析计算方法结果的验证。具体内容如下:1、对船舶碰撞的内部机理和研究方法进行阐述,重点是解析计算方法及其理论基础和研究步骤,以及对圆形管柱在外载荷作用下的变形特性的研究现状进行了介绍。2、通过对前人研究结果的对比和分析,改正了其中的不足,提出了两端固定的圆形管柱在倾斜面载荷侧向加载状态下的变形模式,并在其基础上,利用解析计算方法给出了圆形管柱的能量耗散的解析计算公式。3、利用非线性有限元方法,对圆形管柱在倾斜侧向撞击下的变形进行数值仿真。并将其结果与解析计算结果进行对比验证。本文的研究内容给出了快速预报圆形管柱在侧向载荷作用下的能量耗散以及由其构成的导管架平台的抗撞性研究和设计具有一定的参考意义。
【关键词】：船舶碰撞 变形机理 导管架平台 解析计算方法 数值仿真
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 导管架平台10-13
• 1.1.1 导管架平台的发展和桩柱特点10-11
• 1.1.2 导管架平台所面临的威胁11-13
• 1.2 船舶碰撞与搁浅的研究方法13-18
• 1.3 圆形管柱的碰撞研究现状18-19
• 1.4 本文工作及创新点19-21
• 1.4.1 本文主要工作19-20
• 1.4.2 本文的创新点20-21
• 第二章 塑性力学理论及有限元技术21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 塑性力学原理21-25
• 2.2.1 塑性力学简介21-23
• 2.2.2 上下线定理及虚功原理23-25
• 2.2.3 解析计算方法步骤25
• 2.3 有限元方法的简介25-29
• 2.3.1 有限元法的发展25-26
• 2.3.2 非线性问题26-29
• 2.4 LS_DYNA介绍及沙漏29-31
• 2.4.1 LS_DYNA简介29-30
• 2.4.2 沙漏及解决办法30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 圆形管柱变形模式及能量耗散32-58
• 3.1 引言32
• 3.2 研究背景及不足32-40
• 3.2.1 Amdahl[29]的研究成果32-35
• 3.2.2 Wierzbicki & Suh[32]的研究成果35-39
• 3.2.3 前人研究中的不足39-40
• 3.3 圆形管柱变形模式及横截面变形特点40-43
• 3.3.1 圆形横截面的变形模式40-41
• 3.3.2 轴线方向截面变形分布41-43
• 3.4 补充方程及横截面方向的能量耗散43-52
• 3.4.1 数值仿真模拟43-46
• 3.4.2 观察、归纳、提出几何拟合关系46-52
• 3.4.3 补充方程的提出52
• 3.5 轴线方向上的变形模式及能量耗散52-55
• 3.6 误差说明55-56
• 3.7 总能量耗散56-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 数值仿真计算58-78
• 4.1 引言58
• 4.2 数值仿真模型58-61
• 4.2.1 数值计算的几何模型58-60
• 4.2.2 网格的划分60-61
• 4.3 数值仿真模拟61-68
• 4.3.1 α=8.13°工况的设定61-63
• 4.3.2 LS_DYNA中参数的设定63-66
• 4.3.3 数值仿真结果66-68
• 4.4 不同几何尺寸圆形管柱的能量耗散结果对比68-70
• 4.5 不同夹角的圆形管柱的能连耗散对比70-73
• 4.6 沙漏能量73-76
• 4.7 小撞深说明76-77
• 4.8 本章小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 本文研究工作总结78-79
• 5.2 未来研究工作展望79-80
• 参考文献80-83
• 致谢83-85
• 攻读学位期间发表的学术论文85-87

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本文编号：872608