基于船橋碰撞的單元填充式防護(hù)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和社會(huì)的發(fā)展，橋梁建設(shè)越來越多，船舶運(yùn)輸也越來越頻繁，環(huán)境和人為操作失誤等因素使船橋碰撞問題研究的迫切性日益突出。
　　本文采用非線性有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)大型撞擊船舶與橋梁發(fā)生碰撞的過程進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算。論文闡述了數(shù)值仿真中所用到的關(guān)鍵技術(shù)；探討了船橋碰撞仿真的建模技術(shù)和參數(shù)選取等問題，并以此為基礎(chǔ)，分別建立了船艏-橋梁碰撞的有限元模型，船艏-單元未填充防護(hù)裝置-橋梁模型，船艏-單元填充防護(hù)裝

2、置-橋梁模型，然后進(jìn)行數(shù)值仿真，計(jì)算分析了碰撞過程中的碰撞力、能量轉(zhuǎn)化以及結(jié)構(gòu)的損傷變形等，并將三種情況下得到的結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析得出相應(yīng)結(jié)論。論文最后討論了防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)防護(hù)性能的影響，然后對(duì)其結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，使其具有可拆卸性。本文主要研究工作及結(jié)論如下：
　　(1)消化吸收撞擊仿真中采用的非線性有限元軟件的相關(guān)理論及主要方法。
　　(2)總結(jié)歸納防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求和分類方法，并結(jié)合實(shí)例詳細(xì)闡述了八種防護(hù)裝置的

3、工作原理、適用范圍及其優(yōu)缺點(diǎn)和各類防護(hù)裝置的發(fā)展方向，文章將選取緩沖體方式的鋼箱結(jié)構(gòu)。
　　(3)探討了船橋碰撞仿真中的建模技術(shù)及參數(shù)選取，采用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件建立了船艏-橋梁碰撞的有限元模型，對(duì)碰撞全過程進(jìn)行仿真模擬分析。結(jié)果表明：當(dāng)橋梁未設(shè)立防護(hù)裝置時(shí)，船舶的撞擊動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為撞擊船舶的變形能，橋梁吸收相對(duì)較少的能量，但是由于橋梁可抗撞擊力相對(duì)很小，應(yīng)對(duì)其采取保護(hù)措施。
　　(4)采用ANSYS/LS

4、-DYNA有限元軟件建立了船艏-單元未填充防護(hù)裝置-橋梁模型，對(duì)其碰撞過程進(jìn)行模擬分析，并將得到的計(jì)算結(jié)果與未設(shè)立防護(hù)裝置情況進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果表示：當(dāng)橋梁設(shè)立普通防護(hù)裝置時(shí)，撞擊船舶的總動(dòng)能主要轉(zhuǎn)化為防護(hù)裝置的變形能，橋梁所受到的沖擊力減少30％左右，橋梁和船舶都受到良好的保護(hù)。
　　(5)運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了船艏-單元填充防護(hù)裝置-橋梁模型，選用三種不同密度的泡沫鋁材料作為填充物，對(duì)其碰撞過程進(jìn)行模擬分析，

5、并將得到的計(jì)算結(jié)果與設(shè)立普通防護(hù)裝置的情況進(jìn)行比對(duì)分析。結(jié)果表示：當(dāng)泡沫鋁作為填充物添加防護(hù)裝置的單元結(jié)構(gòu)時(shí)，其吸能效率會(huì)比普通防護(hù)裝置明顯增加，而且密度為0.56g/c m3的泡沫鋁相對(duì)另外兩種密度的泡沫鋁能更大限度的提高防護(hù)裝置的吸能效率。
　　(6)研究防護(hù)裝置設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)防護(hù)裝置防撞性能的影響，如：不同撞擊位置與不同板厚度，以得到最佳參數(shù)，使結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。得出的結(jié)論為：船與裝置的變形損傷以正碰最為嚴(yán)重；適當(dāng)減小防護(hù)裝置的板厚