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原文传递冲击数值模拟可靠性的试验检验

论文题名：	冲击数值模拟可靠性的试验检验
关键词：	船桥碰撞;冲击试验;数值模拟;仿真分析;有限元分析
摘要：	近年来，建造于运航繁忙的江河和海峡上的桥梁遭受船舶撞击而致损坏或倒塌的事故时有发生。与此同时，研究者们逐步将仿真分析方法应用于船桥碰撞研究并得到了丰富的成果。然而，使用商用有限元软件进行船撞桥事故模拟的有效性和准确性并未得到有效的证实。本文在这个背景下进行了三次以船撞桥为背景的碰撞试验，并基于这些试验进行了有限元仿真有效性的研究，主要工作如下：（1）以船舶撞击带有钢防撞套箱的桥梁为背景进行了三次缩尺模型碰撞试验，其中第一次试验中被撞钢箱出现轻微破坏，第二次试验中被撞钢箱出现中等程度的破坏，第三次试验中被撞钢箱出现严重破坏。试验中被撞钢箱的尺寸为1．4m×1．0m×0．5m。三次试验中使用的冲击质量块分别为9768kg，9768kg和14028kg，冲击质量块的初始撞击速度分别为5．94m/s，8．97m/s和9．39m/s。使用电测设备对试验中的加速度时程、应变时程进行了测量，并使用积分方法得到了冲头在冲击过程中的速度和位移时程；手动测量了被撞钢箱上20个选定点在冲击前和冲击后的位置数据，将两者进行比较后得到这些点的相对变位情况；使用高速摄影设备对撞击过程进行了影像记录。（2）使用LS—DYNA程序进行求解计算，得到了三次试验的仿真模拟结果。通过将仿真模拟结果与试验测量结果进行对比分析，探讨了使用显式积分有限元软件LS—DYNA进行结构碰撞模拟的各种注意事项，详细研究了材料模型选取及参数敏感性分析、网格剖分方法、单元公式选取、接触类型选择和摩擦因子选择等问题，并探讨了应用自适应网格划分对碰撞问题进行有限元分析的有效性。在这些讨论的基础上对今后的船撞桥有限元数值模拟提出了建议。（3）在以上研究的基础上，本文最终形成了一个有限元计算模型并将计算结果与试验结果进行了对比，对比内容包括：被撞钢箱变形情况、冲头加速度/速度/位移时程曲线、被撞钢箱位移测点的变位情况和应变测点的应变时程曲线。试验结果和计算值吻合较好，说明本文建立的有限元模型是正确和可靠的。
作者：	李军
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	王君杰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学土木工程学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文