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流冰碰撞下桥墩破坏有限元仿真分析研究
| 论文题名： | 流冰碰撞下桥墩破坏有限元仿真分析研究 |
| 关键词： | 流冰碰撞;桥墩破坏;有限元仿真;能量吸收;碰撞力学机理 |
| 摘要： | 河流中的大块流冰会对船舶、桥墩等建筑物产生强大的动冰压力以及撞击力，致使河道无法通航，并对水工建筑物造成不同程度的破坏。因此，进行流冰碰撞下结构物的破坏分析研究意义重大。 流冰撞击桥墩过程是一种复杂的非线性动态响应过程，本文通过比较分析几种常用的数值方法，采用显式有限元方法，运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA程序，对流冰碰撞下桥墩的破坏过程进行了仿真分析研究。论文主要围绕能量吸收、碰撞力学机理、动力响应以及应力变化几大问题，对碰撞过程仿真模拟的关键技术进行了研究与探讨，成功的模拟了流冰碰撞下桥墩的破坏过程。 本文首先分析了国内外河冰问题的研究现状，简要介绍了LS-DYNA软件的功能特点和计算方法，主要讨论了冰的物理力学特征、混凝土的静态和动态力学性能、有限元单元和材料模型的选用等问题，从建模、网格划分、加载到求解过程均进行了大量的探索，最终实现了流冰碰撞下桥墩的破坏过程仿真，并通过图片、动画、曲线等手段展示了仿真结果，通过比较软件计算出的冰荷载值和水工抗冰规范公式计算出的冰荷载值，验证了本文计算结果的正确性，同时比较分析了流冰不同碰撞位置、不同冰速、不同冰厚情况下的冰荷载值，得出了一些规律和结论，最后对一河道中不同尺寸流冰撞击下桥墩的安全性进行了分析，计算得出了致使桥墩破坏的流冰最小尺寸。 本文计算表明，ANSYS/LS-DYNA可以很方便的实现流冰撞击下结构物破坏过程的仿真分析，所得计算结果为流冰灾害的防治和水工建筑物的设计提供了参考。 |
| 作者： | 郭颍奎 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 孟闻远 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华北水利水电学院 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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