基于LS-dyna对流冰碰撞丁坝有限元模拟分析

发布时间：2020-11-10 06:04

　　 每到冬季与春季交替期间,由于大块冰顺着水流撞击作用,北方河道上的防洪丁坝破坏很严重。这使航道整治等方面产生相当大的投入。因此,模拟水工建筑物例如丁坝和流冰撞击等,分析碰撞过程产生的应力、应变等各种动力响应的分析有着非常重要的意义。本文开始先研究分析目前国内外关于冰凌灾害的研究状况,叙述了冰的一些基本物理性质和受力特性,对ANSYA-LS-dyna软件进行了详细的了解,掌握LS-dyna软件的应用和计算知识。准确模拟流冰撞击丁坝这种复杂的非线性过程,从而得到动力冲击作用的准确分析结果。这对以后除丁坝外的其余水工建筑物关于冰撞击类课题给与了有效的参考价值。本文的主要结论如下:(1)流冰在撞击丁坝过程中,通过相互之撞击作用,得到了各种应力曲线,从中可以分析出在正碰状态下哪里承受应力最大,找出最不利位置,为今后水工建筑物的除险加固和施工设计时,都提供了参考价值。(2)冰与丁坝采用正碰时,丁坝各部位产生的位移从大到小依次是坝头、流冰与丁坝接触位置、和固定端与于河岸端的坝尾。所以应在坝头与坝身的接触位置做好防护,防止剪切破坏。(3)在流冰与长宽固定,流冰速度固定,采用不同厚度的流冰撞击丁坝,流冰产生的冰力值随厚度的增加而增加。在流冰尺寸固定,采用不同速度的流冰撞击丁坝,流冰的冰力值随着速度的增加而增加。(4)通过此数值模拟,得到了三姓浅滩的流冰与丁坝撞击时,对尺寸大于600cm×500cm×30cm的流冰和小尺寸但流速快的流冰如400cm×400cm×30cm以大于2.0m/s的速度流动时,采用最优破冰方法,火箭聚能破冰进行破除,保护水上建筑物,从而达到预防凌灾的目的。
【学位单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV863;TV135
【部分图文】：

华北水利水电大学硕士学位论文过水。当水流速很大或者水位涨幅很大时，冰桥容易摧毁。封冻：当河道被整个冰覆盖时，或者在河流的上下游有一段或多段河流出现两岸的覆盖水面的冰层时，并且被冻住的水面面积超出原有的 80%，此时称冻 。连底冻：当河流没有水了，全是冰，此时称为连底冻。河冰的性质冰多为无色透明的固体，由一种具有分子氢键可连接的分子结晶。多为六方的晶体（看图 2-1），若承受不同压力时，其也可形成其他晶体结构。冰在常熔点大约为0 C。

冻冰时间相关[12]。据查文献得出，冰的抗压强度一般会因温度的提升[13]。冰随温度变化后抗压强度对应值如表 2-1表 2-1 冰随温度变化后抗压强度对应值Table 2-1 Compressive strength of ice corresponding to different temperatures（ C） 抗压强度（MPa ） 温度（ ） 抗压强度（ 0 0.1~0.2 -40 0.4-15 0.2~0.3 -50 0.6 可塑性于冰有一般的硬度，冬季北方城市用冰块塑造许多形象逼真的雕塑。雕彩灯的照耀下，流光溢彩。如图 2-2

它是坝首、坝身、以及坝尾构成[19]。河槽，坝轴线与河岸成丁字形。治要求，丁坝可以分为单个、两个、或者多设置，还可以与顺坝联合布置。的作用方面，它分成长、短丁坝，坝长 L>0坝轴线与水流方向夹角）能将水流挑向河岸，只能引起局部水流横向缩窄而不影响对岸流形成的角度可以分成上挑式（ 90）、下 90）三种[20]，如图（3-1、3-2、3-3）。
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本文编号：2877575