破冰桩间距对冰荷载影响的试验研究及数值模拟方法的探索

论文摘要

冰对结构物的作用荷载是冰区海工结构物设计的控制载荷,在实验室进行模型试验是确定载荷的重要方式。首先介绍了模型试验的发展、试验的过程以及试验中应该注意避免的几种效应,通过单桩以及多桩模型试验得到了不同间距情况下桩受到的冰载荷,通过数据分析绘制了冰载荷与桩间距间的关系曲线。对冰与结构物作用的数值模拟方法进行探索,用ANSYS/LS-DYNA模块对这一过程进行了探索,出现了冰排断裂破坏的现象,并与试验现象相一致,数据上也具有可比性,从而为冰与结构物作用的数值模拟方法开辟了一个新的途径。最后总结了该模拟方法的优点,并对未来的进一步探索提出了建议,采用ANSYS/LS-DYNA模拟冰与结构作用是极具有开发前景的课题,值得进一步研究和探索。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景
• 1.2 冰排与桩的作用
• 1.3 实验内容
• 1.4 本文所作的工作
• 第二章 冰模拟实验的发展与现状
• 2.1 冰模拟实验的由来与发展
• 2.2 我国冰工程研究的概况与发展
• 第三章 冰模拟实验
• 3.1 冰力模型实验的基本相似准则
• 3.1.1 弗汝德数相等
• 3.1.2 柯西数数相等
• 3.2 实验设施、主要测试仪器以及测试系统的构成
• 3.3 模型冰与模型冰的参数测量
• 3.3.1 模型冰的发展与讨论
• 3.3.2 模型冰的制备
• 3.3.3 模型冰的参数测量
• 3.4 模型试验应该注意的三大效应问题
• 3.4.1 冰晶效应
• 3.4.2 边界效应
• 3.4.3 结构动力效应
• 第四章 桩柱冰荷载试验
• 4.1 冰的物理力学性质和环境参数
• 4.2 结构模型及相关参数的设计
• 4.3 单桩冰荷载模型试验
• 4.4 桩间距对冰荷载影响的试验
• 4.5 碎冰块在多桩前阻塞可能性试验
• 第五章 ANSYS/LS-DYNA介绍
• 5.1 LS-DYNA 简介
• 5.2 ANSYS/LS-DYNA 的一般分析过程
• 5.3 ANSYS/LS-DYNA 的接触分析
• 5.3.1 接触算法
• 5.3.2 接触类型
• 5.4 ANSYS/LS-DYNA 的加载
• 5.4.1 一般载荷选项
• 5.4.2 组元
• 5.4.3 数组参数
• 5.4.4 施加载荷
• 第六章 模拟计算的结果
• 6.1 模拟材料设置
• 6.1.1 模拟采用的单元类型
• 6.1.2 算法选择
• 6.1.3 材料属性
• 6.2 模型建立
• 6.3 加载计算
• 6.4 后处理
• 6.4.1 现象描述
• 6.4.2 结果分析
• 6.5 模拟总结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢