基于不同材料的蜂窩防船撞浮箱防撞性能研究.pdf

1、近年來(lái)，船撞事故發(fā)生得越來(lái)越多，已引起國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的重視。防撞浮箱能夠有效地減小船撞力從而保護(hù)橋墩安全。浮箱的形式多種多樣，從原來(lái)彈模較大的鋼式浮箱，到現(xiàn)在新崛起的小彈模柔性浮箱，可以說(shuō)材料的發(fā)展與浮箱的防撞性能密切相關(guān)。FRP材料是柔性浮箱常用的一種材料，其輕質(zhì)高強(qiáng)，彈模低的特點(diǎn)完全適用于防船撞浮箱材料。目前越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始了浮箱防撞材料的深入研究。本文依托某橋FRP蜂窩防撞浮箱工程，通過(guò)有限元數(shù)值模擬碰撞過(guò)程，對(duì)比分析不同

2、材料對(duì)蜂窩防船撞浮箱防撞性能的影響。
　　本文主要完成內(nèi)容如下:
　　(1)完成了FRP蜂窩防撞浮箱材料基本力學(xué)試驗(yàn)（彎曲、拉伸、壓縮、剪切），得到其彈性模量、強(qiáng)度等力學(xué)參數(shù)，為后面的計(jì)算提供數(shù)據(jù)參考。
　　(2)采用MIDAS/Civil對(duì)橋墩進(jìn)行抗力驗(yàn)算，通過(guò)試算得到臨界抗力值。運(yùn)用LS-DYNA軟件建立精細(xì)化的防船撞模型，進(jìn)行有限元仿真分析。依托工程FRP蜂窩防撞浮箱，分別對(duì)裸墩以及GFRP、CFRP、鋼浮箱三種

3、材料工況進(jìn)行防船撞動(dòng)力計(jì)算，對(duì)比得到GFRP材料浮箱防撞性能更好，對(duì)橋墩的保護(hù)作用更好，對(duì)船的損壞更小。
　　(3)進(jìn)一步分析單一材料參數(shù)如彈模、密度及塑性區(qū)對(duì)浮箱防撞性能的影響。得到該工程應(yīng)用的蜂窩防撞浮箱，在彈性模量E=5GPa時(shí)防撞性能最佳。彈性模量越高，浮箱剛度增加，船舶減速效果越好，但對(duì)船的損害增大，耗能減少，傳力效果明顯，船撞力增大。彈性模量越低，減速緩沖效果越差，浮箱耗能減少，船撞力增大。所以選用合適的彈性模量才能使

4、浮箱防撞性能最好。改變密度沒有改變材料彈性模量對(duì)防撞浮箱的影響大，改變密度對(duì)浮箱防撞性能影響很小。塑性模量Ep越小，浮箱耗能越多，船撞力越小，船舶基本不變形，所以在理想彈塑性材料的條件下，浮箱防撞性能最好。而且要好于彈性狀態(tài)下的浮箱。塑性模量越高，浮箱剛度增加，船舶減速效果越好，對(duì)船的損害增大，耗能減少，傳力效果明顯，船撞力增大。
　　(4)分析破壞強(qiáng)度對(duì)浮箱防撞性能的影響。浮箱整體破壞強(qiáng)度無(wú)論越高還是越低，其船撞力都會(huì)增大，合適