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原文传递桥梁防撞设施的稳定性分析

论文题名：	桥梁防撞设施的稳定性分析
关键词：	桥梁墩台;防撞装置;结构荷载;有限元分析
摘要：	近年来，随着现代工业技术的发展，大量新型、高强度的轻型超薄结构广泛地应用于国防及民用工业的各个领域。因此，这类诸如杆、板、壳等轻型元件在各类载荷作用下的稳定问题引起了人们的极大关注。如今随着船桥碰撞事故的增加，为保护桥墩而设置的桥梁防撞设施也应运而生，于是类似于船体梁的钢质桥梁防撞装置的结构稳定性问题也显得闩趋重要。　　船-防撞装置的碰撞是一种复杂、短时、高度非线性的动态响应过程。碰撞中不确定的因素非常之多，基本上无法利用数学工具建立精确模型从而使得碰撞问题得到完全解。随着非线性有限元技术的发展，以及计算机硬件水平的不断提高，利用计算机数值仿真碰撞的方法也成为一个解决此类问题的有效途径。　　本文以结构动力屈曲为切入点，阐述了基本结构元件的动力屈曲理论，动力学非线性有限元理论，在对计算机仿真模拟碰撞技术的研究和探讨的基础上，利用大型通用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了一艘5000吨级货船与天兴洲大桥某桥墩钢质防撞装置碰撞过程，分析碰撞中结构各构件出现的动态屈曲现象和构件吸能特性，给出对结构进行优化的改进意见。全文主要研究工作如下：　　 ⑴回顾了结构动力屈曲发展概况，阐述了板梁组合结构中杆和板的动力屈曲理论。　　 ⑵讨论了有限元数值仿真中涉及到的基本理论和关键技术，阐述了显式有限元的基本控制方程；研究显式积分算法的基本过程和时间步长的控制；考察常用非线性显式单元在各种应用场合的适用性；阐述了在剧烈冲击下金属材料的动力特性及本构模型；分析接触界面的主要算法并讨论了摩擦力的计算。　　 ⑶利用前述数值仿真技术对天兴洲大桥防撞装置在受剧烈船撞下各个构件的动力响应特性进行了模拟研究，仿真计算中考虑材料应变率敏感及摩擦力影响，并在此基础上考察碰撞中可变参数的改变对结果的影响。　　 ⑷依据计算结果，分析防撞装置的不足之处，提出改进意见，利用ANSYS/LS-DYNA对改进后的结构再进行仿真分析，讨论结构形式的变化对防撞装置防撞性能的影响，给出提高结构耐撞性、改善结构吸能效果的相关措施。
作者：	李军
专业：	结构工程
导师：	肖波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文