基于Lagrange算法的高桩码头船舶作用动力分析

发布时间：2017-08-05 18:10

  本文关键词：基于Lagrange算法的高桩码头船舶作用动力分析

  更多相关文章： 动力数值分析 时间历程曲线 撞击力时程分布 位移变形 应力分布

【摘要】：本文以重庆港果园二期作业区某框架码头结构为实例,采用Lagrange算法,选取大型通用有限元软件LS-DYNA建立了船舶与架空直立式框架码头的仿真模型。研究了撞击力时程曲线、碰撞速度、碰撞角度、碰撞位置、船舶吨位、水位以及橡胶护舷对架空直立式码头动力响应的影响。得到的主要结论有:(1)动力响应分析结果表明:撞击力时间历程曲线为倒三角形正弦曲线,研究中用半正弦撞击荷载来模拟船舶撞击力比较合乎实际。撞击力在0.6秒时达到最大值,再以较慢的速率减小到0。(2)碰撞速度、角度,船舶吨位对码头动力响应的影响:撞击力峰值随着这三者的增大而增大;在竖直方向,不同高度的X方向(撞击力法向)位移值基本成等差数列,最高点处位移值最大;Z方向(撞击力切向)位移并未随着撞击速度、撞击角度增大而增大,其位移值在一定范围内波动。(3)碰撞排架位置、碰撞水位对码头动力响应的影响:碰撞中间排架时撞击力较大,历时较短;两侧排架时撞击力较小,历时较长。撞击排架和其邻近排架及码头前沿的总位移较大。处于同样高度的所有控制点的Z方向位移时程曲线均相同。碰撞下面两层水位时,撞击力峰值比碰撞上面三层时大。碰撞位置是最低水位时,主应力峰值明显高于其他碰撞水位,船舶与码头停靠点上面的单元的应力曲线图有着梯级分布的变化规律。(4)码头受力特性分析表明:橡胶护舷有效减小了撞击力峰值,延缓了整个撞击过程,但无橡胶护舷时,撞击力有限元计算结果过大,最大值为前者的7倍,碰撞持续时间为前者的九分之一。码头复合混凝土所受撞击能曲线与码头钢结构所受撞击能曲线的样式几乎一模一样,前者大小是后者的10倍。各截面受力最大值对比分析后发现,各截面上的受力峰值并不是简单的沿传递方向递减,而是先减小后增加。
【关键词】：动力数值分析 时间历程曲线 撞击力时程分布 位移变形 应力分布
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.113
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 概述11-12
• 1.2.2 水平承载桩计算研究现状12-14
• 1.2.3 船舶碰撞码头研究现状14-16
• 1.3 研究思路和内容16-18
• 1.3.1 船舶作用研究存在的问题16
• 1.3.2 研究思路和内容16-18
• 第二章 船舶撞击码头的数值模拟分析理论18-28
• 2.1 拉格朗日法18-21
• 2.1.1 拉格朗日法概述18
• 2.1.2 Lagrange有限元法基本方程及其离散18-21
• 2.2 撞击力概述21-23
• 2.2.1 撞击力理论21-23
• 2.2.2 撞击力计算23
• 2.3 碰撞接触处理23-26
• 2.3.1 接触碰撞概述23-24
• 2.3.2 碰撞接触的数值计算方法24
• 2.3.3 碰撞接触有限元实现24-26
• 2.4 ANSYS/LS-DYNA26-28
• 2.4.1 ANSYS/LS-DYNA简介26-27
• 2.4.2 几个注意事项27-28
• 第三章 直立框架码头船舶撞击力的影响因素分析28-73
• 3.1 直立框架码头的有限元仿真建模28-30
• 3.1.1 框架码头结构28
• 3.1.2 船舶有限元模型28-29
• 3.1.3 码头结构与橡胶护弦有限元模型29-30
• 3.2 研究工况类型30-31
• 3.3 碰撞初速度对直立框架码头动力响应的影响31-38
• 3.3.1 船舶撞击初速度对框架结构动力响应的影响32-33
• 3.3.2 撞击速度对结构位移变形的影响33-36
• 3.3.3 撞击速度对结构应力响应的影响36-37
• 3.3.4 综合结论37-38
• 3.4 碰撞角度对框架结构动力响应的影响38-46
• 3.4.1 撞击力角度对撞击力动力响应的影响38-40
• 3.4.2 各个时间点码头位移分析40-42
• 3.4.3 撞击角度对码头位移变形的影响42-45
• 3.4.4 不同碰撞角度对架空直立式框架应力响应的影响45-46
• 3.4.5 综合结论46
• 3.5 不同碰撞排架的动力响应46-55
• 3.5.1 撞击排架位置对撞击力时间历程分布和大小的影响48-49
• 3.5.2 停靠排架位置对架空直立式框架码头位移响应的影响49-52
• 3.5.3 不同停靠排架位置对应力响应的影响52-55
• 3.5.4 综合结论55
• 3.6 船舶吨位对直立框架码头动力响应的影响55-62
• 3.6.1 船舶吨位对撞击力动力响应的影响56-57
• 3.6.2 船舶吨位对直立框架码头位移变形影响57-60
• 3.6.3 船舶吨位对直立框架码头应力响应的影响60-61
• 3.6.4 综合结论61-62
• 3.7 碰撞水位对直立框架码头动力响应的影响62-72
• 3.7.1 碰撞水位对撞击力时间历程分布和大小的影响63-64
• 3.7.2 碰撞水位对直立框架码头位移响应的影响64-67
• 3.7.3 不同撞击水位对应力响应的影响67-71
• 3.7.4 综合结论71-72
• 3.8 本章小结72-73
• 第四章 直立框架码头受力特征分析73-87
• 4.1 橡胶护舷对框架码头的保护73-74
• 4.2 直立框架码头在撞击过程中受力特性变化74-77
• 4.3 结构在撞击过程中主应力矢量分布变化77-80
• 4.4 结构在撞击过程中能量特性变化80-81
• 4.5 各截面撞击力最大值对比分析81-85
• 4.6 本章小结85-87
• 第五章 主要结论及展望87-90
• 5.1 主要结论87-88
• 5.2 进一步工作的展望88-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-94
• 在校期间发表的论著及取得的科研成果94

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本文编号：626237