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法向承力锚运动轨迹动力仿真

作　者: 徐征晖
导　师: 孙克俐
学　校: 天津大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 法向承力锚饱和软粘土拖缆 ALE 轨迹动力仿真
分类号: U653.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 11次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,法向承力锚由于其极高的抗拔承载力在深水系泊系统中得到广泛的应用。法向承力锚的高承载能力很大程度上取决于其最终在海床土中的埋深和方向。并且对于一个系泊系统来说,往往需要多个锚相互配合,每个锚的具体位置在系泊系统中都必须是事先确定的,这就对锚的安装和施工技术提出了较高要求。准确地预测锚在安装过程的运动轨迹是法向承力锚设计中的关键部分。但这方面的理论和方法的研究却滞后于它的工程应用需求,因而对其拖曳嵌入轨迹的研究具有很强的现实意义。锚的拖曳嵌入轨迹受诸多因素的综合影响,如土的性质、拖曳力的大小、法向承力锚的初始摆放角、锚板的质量与重心等。动力仿真可以综合考虑各方面的因素,形象而相对精确地描述出锚的下沉轨迹。为锚的施工提供可靠依据。本文采用了动力仿真的方法,对法向承力锚在拖缆拖曳力的作用下在饱和软粘土中的拖曳嵌入轨迹进行了系统的研究。假定锚以拖缆长度为半径绕拖缆上端点做圆周运动,同时该端点又沿水平方向做直线运动,在此过程中,锚板自身发生转动。考虑到土体的大变形,土体采用理想塑性本构模型,土体算法采用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)。分析锚板在不同的拖缆长度、不同的初始摆放角和不同的拖曳速度下的运动轨迹规律。找出不同质量或重心的锚板的运动轨迹规律。得出能使拖缆以一定速度沿水平方向运动的拖曳力曲线。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 法向承力锚运动轨迹的研究背景  7
  1.2 国外研究状况  7-14
  1.3 国内研究状况  14-16
  1.4 目前研究方法的不足之处  16
  1.5 本文的主要工作  16-18
第二章法向承力锚拖曳嵌入轨迹的动力仿真模型  18-25
  2.1 概述  18
  2.2 动力仿真目标确定  18-20
  2.3 锚板拖曳嵌入过程动力仿真  20-22
  2.4 动力仿真模型与理论模型的比对  22-25
第三章仿真模型参数的选择和模拟方案的设计  25-39
  3.1 概述  25
  3.2 模型材料和参数的选择  25-30
  3.3 模型算法  30-34
  3.4 模型的边界条件  34
  3.5 拖曳方式  34-35
  3.6 模型方案的设计  35-38
  3.7 本章小结  38-39
第四章模型要素对拖曳嵌入轨迹的影响  39-57
  4.1 拖缆长度对锚板嵌入轨迹的影响  39-40
  4.2 初始摆放角对锚板嵌入轨迹的影响  40-44
  4.3 不同的拖曳速度对锚板嵌入轨迹的影响  44-46
  4.4 锚板面积对拖曳轨迹的影响  46-48
  4.5 重心相同锚板密度不同对锚板嵌入轨迹的影响  48
  4.6 质量相同面积不同锚板的嵌入轨迹的比较  48-51
  4.7 重心位置对锚板嵌入轨迹的影响  51-52
  4.8 在相同的拖曳速度下拖曳力的大小  52-56
  4.9 本章小结  56-57
第五章结论与展望  57-60
  5.1 本文的主要结论  57
  5.2 展望  57-60
参考文献  60-63
发表论文和科研情况说明  63-64
致谢  64

法向承力锚运动轨迹动力仿真

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