考虑应变率影响的圆管结构冲击试验缩尺修正方法研究

发布时间：2018-11-08 12:35

【摘要】：评估结构耐撞性能最可靠的方法是实尺度碰撞试验,然而对于大尺度结构物的碰撞试验,因其耗资巨大而不易开展,适当开展比例模型试验可以为简化解析算法及数值仿真计算提供验证依据,也可在一定程度上评估结构的耐撞性能。但是在进行碰撞模型试验时,材料应变率的敏感性会使得缩尺模型的动态响应与实尺度结构结果出现偏差,模型试验得到的数据与实际结构的动响应不完全遵循相似关系,这就限制了相似理论在大型结构物冲击问题上的应用。本文给出了一种通过改变冲击质量来修正应变率效应的方法,不同于传统量纲分析法中选取时间、质量和长度为基本量纲,而是以冲击质量、初始冲击速度和动态应力代替,得到计及应变率效应的质量相似关系。以此为基础,将该修正方法应用于船舶-自升式海洋平台的碰撞分析中。研究结果表明,该修正方法可以有效降低由于应变率效应而造成的缩尺误差,修正后的缩尺模型在碰撞冲击载荷下的位移、碰撞力和撞击时间等动态响应参数与实尺度模型结果的一致性更好。本文研究成果可以为大型结构物冲击模型试验设计提供技术支撑。
[Abstract]:The most reliable method for evaluating the crashworthiness of structures is real-scale impact tests. However, for large-scale structures, the impact tests are difficult to carry out because of their high cost. Proper scale model test can provide the basis for the simplified analytical algorithm and numerical simulation calculation, and can also evaluate the crashworthiness of the structure to a certain extent. However, the sensitivity of material strain rate makes the dynamic response of the scale model deviate from that of the real scale structure, and the dynamic response of the model is not completely similar to that of the actual structure. This limits the application of similarity theory to large structure impact problems. This paper presents a method to correct the strain rate effect by changing the impact mass. Different from the traditional dimensionality analysis method, the time, mass and length are chosen as the basic dimensions, but the impact mass, the initial impact velocity and the dynamic stress are replaced. The quality similarity relation taking into account the strain rate effect is obtained. Based on this, the modified method is applied to the collision analysis of ship-jack-up offshore platform. The results show that the modified method can effectively reduce the scaling error caused by the strain rate effect and the displacement of the modified scale model under impact load. The dynamic response parameters such as collision force and impact time are in better agreement with the results of real scale model. The research results in this paper can provide technical support for the design of large-scale structure impact model test.
【作者单位】： 江苏科技大学船舶与海洋工程学院;上海船舶设计研究院;美国船级社;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51379093) 江苏省高校自然科学基金资助项目(15KJD580003)
【分类号】：P75

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本文编号：2318523