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船桥碰撞实验的撞击力分析和数值模拟

作　者: 郑维钰
导　师: 宋力; 杨黎明
学　校: 宁波大学
专　业: 工程力学
关键词: 船桥碰撞防撞装置撞击力数值模拟
分类号: U443.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 94次
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内容摘要

大量的跨海大桥正在或者将要建造，以及船舶的航速不断增加，发生船桥碰撞事故的机率越来越大。由船撞桥事故导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。为了避免或减少船桥事故导致的灾难性损失，开展船桥碰撞机理特别是桥墩防护装置的研究具有重要的理论和现实意义。一种新型的柔性防撞装置正在开始应用于船桥防护。基于实际应用和理论分析的需要，宁波大学力学与材料中心组织实施了一艘400吨级散货船实船撞击桥墩防撞装置实验，对该柔性防撞装置防护性能进行较全面的测试。本文针对该实验分析了碰撞过程中船舶和桥墩受到的撞击力及其动态响应，并利用有限元软件LS/DYNA对该实验进行数值模拟，通过数值模拟结果和此次实船撞击实验进行比较，本文为评估该新型柔性防撞装置的防护性能以及结构设计提供参考价值。研究结果表明：1研究了实船撞击实验中船舶和桥墩的最大撞击力，并与规范的最大撞击力计算公式做比较，研究结果表明；实验数据与计算公式之间存在较大的误差，并对计算公式进行了修正。2这次实船撞击实验中，船和防撞装置只发生一次撞击，并未发生二次撞击；船桥碰撞开始防撞圈就充分发挥出装置的柔性及耗能效应。3利用有限元分析软件LS/DYNA的计算结果与实验数据相比较，研究证明：柔性耗能防撞装置能够降低船桥碰撞船舶和桥墩受到的最大撞击力，大幅提高桥梁的抗撞能力，可以既保护桥梁，又大大降低船舶受到的撞击损害。4该柔性防撞装置在多次撞击后仍能正常工作，造价便宜、养护简单，是一中经济有效的防撞装置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 船撞桥问题的研究进程  9-11
    1.2.1 船桥碰撞的研究现状  9-10
    1.2.2 桥梁防撞的研究概况  10-11
    1.2.3 船桥碰撞力学问题研究进展  11
  1.3 国内外研究的不足  11-12
  1.4 大型柔性防撞装置实船撞击实验的说明  12
  1.5 本文研究的目的和主要内容  12-14
2 研究实船撞击实验船舶受到的撞击力  14-35
  2.1 引言  14-15
  2.2 船舶与防撞装置碰撞的撞击力测量装置  15-17
    2.2.1 柔性防撞装置  15-16
    2.2.2 船舶与防撞装置碰撞的撞击力测量装置  16-17
  2.3 船舶与防撞装置碰撞的撞击力测量装置实验原理  17-18
  2.4 船舶与防撞装置碰撞的撞击力测量的实验结果  18-34
    2.4.1 实验典型例子分析  19-25
    2.4.2 实船撞击实验船舶的最大撞击力分析  25-34
  2.5 船舶与防撞装置碰撞的撞击力研究小结  34-35
3 研究实船撞击实验桥墩受到的撞击力  35-51
  3.1 引言  35
  3.2 实验装置及撞击力测试方法  35-36
  3.3 实验所用传感器的安装位置  36-39
    3.3.1 迎撞面传感器布置  36-38
    3.3.2 钢丝绳防撞圈拉压传感器的布置  38-39
  3.4 实船撞击实验的测试仪器、参数及分析  39-50
    3.4.1 实验典型例子分析  39-44
    3.4.2 实船撞击实验桥墩受到的最大撞击力的影响  44-50
  3.5 防撞装置与桥墩碰撞的撞击力研究小结  50-51
4 基于 LS/DYNA 船桥碰撞数值模拟  51-60
  4.1 引言  51
  4.2 基本构造  51
  4.3 有限元模型  51-55
  4.4 数值仿真计算结果  55-57
  4.5 分析防撞装置的防护性能  57-59
  4.6 数值计算小结  59-60
5 结论与展望  60-62
  5.1 本论文的成果与结论  60
  5.2 本文研究的主要创新点  60
  5.3 研究的局限性与展望  60-62
参考文献  62-64
在学研究成果  64-65
致谢  65

船桥碰撞实验的撞击力分析和数值模拟

内容摘要

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