原文传递
尺度效应对桥梁防撞结构冲击性能影响研究及试验方案设计
| 论文题名： | 尺度效应对桥梁防撞结构冲击性能影响研究及试验方案设计 |
| 关键词： | 桥梁浮式防船撞设施;冲击性能;尺度效应;有限元分析 |
| 摘要： | 船桥碰撞及桥梁防撞问题随着我国交通运输行业的不断发展逐渐成为人们越来越重视的研究方向。而桥梁浮式防船撞设施由于其能适应较大的水位变化，且对大吨位船舶具有较为良好的防撞效果，因此对其耐撞性进行深入研究具有十分重要的意义。但现有的对大型桥梁防撞结构的尺度效应的研究较少，本文基于相似理论，研究尺度效应对桥梁防撞结构冲击性能的影响，并以此为基础设计合适的缩比试验模型。 本文首先对300吨级的桥梁防撞设施的耐撞性进行研究。同时设计三种类型的浮式防撞设施，研究柔性阻尼元件、浮式防撞设施夹层结构类型对其耐撞性能影响。结果表明柔性阻尼元件可以有效的使防撞设施的应力分布更均匀、最大应力水平有明显的下降，使船舶传递到桥墩上的峰值撞击力有明显的下降；X型夹层较舱壁夹层传递到桥墩上峰值撞击力有明显下降，最大应力水平明显下降。 然后基于相似理论，考虑浮式防撞设施其主体为薄壁结构，相似模型的生产加工误差较大，分别讨论全相似下的相似准则和方向性量纲导出的相似准则在浮式防撞设施冲击性能研究中的应用，以有限元数值分析软件为工具，分别对其进行研究。结果表明以全相似的相似准则得到的模型进行有限元仿真，可以很好的反映原型的计算结果，其最大误差小于15%，以方向性量纲导出的相似准则得到的模型进行有限元仿真计算，模型的计算结果与原型的计算结果有较大的误差，但误差与防撞设施变形程度之间的关系呈现一定规律。 最后，基于方向性量纲导出的相似准则，使用有限元方法讨论以船舶吨级为设计目标的缩比试验船舶模型设计方法，最终以船舶吨作为设计目标得到缩尺比船舶模型较以50000吨级船舶根据缩尺比缩小得到船舶模型防撞设施的变形程度更小，峰值撞击力的计算结果也更为准确；其中400吨级驳船撞击防撞设施其变形小于15%，由模型推导至原型的结果的误差也极小，并以此为试验船舶，设计相应比例因子的缩比防撞设施模型，完成其耐撞性分析的缩尺比实船碰撞试验设计。 |
| 作者： | 钱志鹏 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 许明财;吴国民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
