极地宽大结构的海冰载荷研究

发布时间：2021-11-07 01:32

　　北极地区丰富的油气资源使其成为目前世界能源开发的热点地区,然而北极地区纬度高,常年处于寒冷条件下,为了油气资源的安全清洁开采,对工程技术提出较高要求。我国冰力学的发展相对国外较晚,且我国位于北极圈以外,缺乏海上极寒工程的经验,对极地冰载荷的深入研究,能够掌握寒区核心技术以实现极地资源自主开发。通过归纳总结巴伦支海与喀拉海的海冰环境条件,给出北极海域一般冰期、平整冰厚以及冰速范围。基于现有规范及北极科学考察实地测量所得数据,明确北极地区海冰生消规律,北极地区海冰盐度、密度和冰温范围。采集黄渤海冬季自然海冰开展单轴压缩试验和弯曲试验,发现海冰单轴压缩强度在韧脆转变区具有明显的尺寸效应,基于Timco的海冰强度计算公式,分析得到了宽适用范围内修正的海冰压缩强度与弯曲强度的多因素函数关系式。利用离散单元法对冰与宽结构相互作用过程进行数值模拟研究,结合渤海沉箱平台以及北极海洋平台现场实验数据验证了离散元对海冰动力学过程模拟的正确性。分析了海冰与宽体直立结构相互作用的破坏模式,发现冰厚大于0.2m海冰以挤压破坏为主,冰速高于0.05m/s,以挤压破坏和混合破坏为主。随着结构宽度变大,海冰由挤压破坏... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 宽大结构冰载荷研究的主要问题
    1.3 极地冰载荷研究现状
        1.3.1 海冰物理力学性质研究现状
        1.3.2 冰载荷研究方法
        1.3.3 整体冰力研究现状
        1.3.4 局部冰力研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 海冰物理力学性质研究
    2.1 北极海冰环境条件分析
        2.1.1 巴伦支海海域
        2.1.2 喀拉海海域
    2.2 海冰单轴压缩强度研究
        2.2.1 海冰单轴压缩强度实验方法
        2.2.2 应变速率对海冰压缩强度的影响
        2.2.3 卤水体积对海冰压缩强度的影响
        2.2.4 应变速率和卤水体积对海冰压缩强度的综合影响
        2.2.5 尺寸效应对海冰压缩强度的影响
    2.3 海冰弯曲强度研究
        2.3.1 海冰弯曲强度实验方法
        2.3.2 应变速率对海冰弯曲强度的影响
        2.3.3 卤水体积对海冰弯曲强度的影响
    2.4 本章小结
3 宽体结构整体冰载荷研究
    3.1 宽大结构海冰破坏模式研究
        3.1.1 海冰破坏模式介绍
        3.1.2 宽大结构海冰破坏模式
    3.2 冰载荷计算理论
        3.2.1 冰载荷研究准则
        3.2.2 极值静冰力公式
    3.3 基于离散元的海冰与宽大结构相互作用研究
        3.3.1 离散单元法介绍
        3.3.2 宽体结构海冰破坏模式数值验证
        3.3.3 宽体结构冰载荷数值验证
    3.4 宽大结构整体冰力分析
        3.4.1 冰速对整体冰力的影响
        3.4.2 冰厚对整体冰力的影响
        3.4.3 结构宽度对整体冰力的影响
        3.4.4 冰厚和结构宽度对整体冰力的综合影响
    3.5 宽大结构冰堆积现象分析
        3.5.1 海冰的堆积阻塞
        3.5.2 冰堆积现象的离散元分析
    3.6 本章小结
4 宽大结构局部冰载荷研究
    4.1 冰与结构相互作用的局部效应
        4.1.1 海冰局部效应介绍
        4.1.2 局部冰力计算公式
    4.2 基于离散元的局部冰载荷模拟
    4.3 宽大结构局部冰力分析
        4.3.1 冰载荷局部分布特征
        4.3.2 局部冰力时域分布
        4.3.3 局部冰力与面积关系的研究
        4.3.4 局部冰力综合分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]融冰期北极海冰单轴压缩强度的试验研究[J]. 王庆凯,雷瑞波,李志军.  哈尔滨工程大学学报. 2018(10)
[2]红沿河核电站取水口海冰堆积特性的离散元分析[J]. 龙雪,季顺迎,王跃方.  海洋工程. 2018(03)
[3]北极的战略意义及油气资源开发[J]. 王淑玲,姜重昕,金玺.  中国矿业. 2018(01)
[4]《中国海冰条件及应用》与ISO 19906冰荷载规定比较[J]. 屈衍,张大勇,许宁,资林钦.  哈尔滨工程大学学报. 2018(04)
[5]夏季南极固定冰单轴压缩强度及试样破碎规律研究[J]. 韩红卫,雷瑞波,李丙瑞,程鹏,李志军.  极地研究. 2016(04)
[6]卤水体积和应力速率影响下海冰强度的统一表征[J]. 王安良,许宁,毕祥军,季顺迎.  海洋学报. 2016(09)
[7]渤海沿岸海冰单轴压缩强度的基本特性分析[J]. 王安良,许宁,季顺迎.  海洋工程. 2014(04)
[8]海冰与直立结构相互作用的离散单元数值模拟[J]. 季顺迎,狄少丞,李正,毕祥军.  工程力学. 2013(01)
[9]从北极国家的北极政策剖析北极科技发展趋势[J]. 何剑锋,张芳.  极地研究. 2012(04)
[10]海冰离散元模型的研究回顾及展望[J]. 季顺迎,李春花,刘煜.  极地研究. 2012(04)

博士论文
[1]基于GPU并行算法的海洋平台及船舶结构冰荷载的离散元分析[D]. 狄少丞.大连理工大学 2015
[2]冰激窄体结构振动的机理与理论模型研究[D]. 王译鹤.大连理工大学 2014
[3]冰单轴压缩强度与影响因素试验研究[D]. 张丽敏.大连理工大学 2012
[4]锥体海洋结构的冰荷载研究[D]. 许宁.大连理工大学 2011
[5]基于实验数据分析的直立结构挤压冰荷载研究[D]. 郭峰玮.大连理工大学 2010
[6]基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D]. 屈衍.大连理工大学 2006

硕士论文
[1]冰与直立结构挤压破坏时的极值静冰力[D]. 胡荣.大连理工大学 2006



本文编号：3480904