基于Midas FEA和ANSYS/LS-DYNA仿真模拟对船桥撞击的研究

发布时间：2023-02-28 18:33

　　正在或者将要建造的跨海、跨江大桥以及航速不断增加船舶，使得船桥碰撞事故发生的机率越来越大。由于船撞桥事故的发生，所产生的财产损失、人员伤亡和环境破坏是无法估计的。为了避免或减少由于船桥事故所产生的损失，对船桥碰撞机理特别是桥墩防护装置展开研究具有重要的理论以及现实意义。 本文在总结前人的船桥碰撞研究成果之上，对船舶与桥梁防撞装置的撞击的全过程进行仿真模拟，并且对仿真模拟过程中的所遇到的问题进行了描述，具体工作内容和研究成果如下： （1）对国内外现有的船桥碰撞理论进行总结，对各国船撞力计算的公式进行必要的说明，并且对各种桥墩防撞装置特点进行分析。 （2）在查阅国内外大量的文献的基础之上，对本文中所要运用到的仿真模拟软件Midas FEA和ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件进行必要的阐述，并且对建模过程中所遇到的问题，例如接触与摩擦的定义、沙漏控制方面、网格划分、时间步长控制方面等等进行了说明，并对所定义的参数给出明确的数值。 （3）依托夷陵长江大桥主墩防撞装置为工程背景，利用Midas FEA软件对防撞装置进行静力分析，利用ANSYS/LS-DYNA软件对船桥相撞进行动力分析，综...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 桥墩防撞装置
        1.2.1 设置桥墩防撞装置的目的与要求
        1.2.2 桥墩防撞设施的分类与特点
    1.3 本文研究的内容与方法
    1.4 本章小结
第二章 船桥碰撞理论与软件介绍
    2.1 船桥碰撞经典理论
        2.1.1 Minorsky 理论
        2.1.2 G.Woisin 理论
        2.1.3 Heins-Derucher 理论
        2.1.4 能量交换理论
        2.1.5 有限元理论
    2.2 船撞力简化计算公式
        2.2.1 Woisin 公式
        2.2.2 Pedersen 公式
        2.2.3 AASHTO 公式
        2.2.4 挪威桥梁荷载规范公式
        2.2.5 欧洲统一规范公式
        2.2.6 美国《公路桥梁设计规范》
        2.2.7 我国《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005
        2.2.8 我国《公路桥涵设计基本规范》JTG D60-2004
    2.3 软件综述
        2.3.1 静力分析软件
        2.3.2 动力分析软件
    2.4 计算中的接触与摩擦
        2.4.1 接触碰撞界面算法
        2.4.2 摩擦力的计算
    2.5 计算中的沙漏控制
    2.6 时间步长的控制
    2.7 网格划分
    2.8 本章小结
第三章 基于 Midas FEA 对船桥相撞的静力分析
    3.1 引言
    3.2 夷陵长江大桥基本资料
        3.2.1 概况
        3.2.2 河道边界条件
        3.2.3 地质情况
        3.2.4 桥区通航条件
        3.2.5 4#墩主要技术参数
    3.3 防撞结构设计方案
    3.4 结构计算
        3.4.1 满载横桥向 0 度正撞
        3.4.2 满载顺桥向 25 度侧撞
    3.5 本章小结
第四章 基于 ANSYS/LS-DYNA 对船桥相撞的动力分析
    4.1 引言
    4.2 模型的建立
        4.2.1 结构的简化
        4.2.2 单元尺寸的控制
        4.2.3 材料模型和失效准则
        4.2.4 接触的定义及摩擦力的影响
        4.2.5 船碰仿真计算中对流体影响的处理方法
        4.2.6 荷载和边界条件
    4.3 仿真结果及其分析
        4.3.1 碰撞力时程曲线
        4.3.2 应力云图
        4.3.3 能量时程曲线
    4.4 结论
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文主要研究工作总结
    5.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢



本文编号：3751637