計及結(jié)構(gòu)彈性效應的砰擊載荷與響應.pdf

1、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在作業(yè)環(huán)境下難免發(fā)生砰擊現(xiàn)象。規(guī)范處理結(jié)構(gòu)與流體之間的相互作用時，一般是將結(jié)構(gòu)視為剛體，把實驗或計算分析得到的砰擊壓力修正為靜態(tài)壓力，以此進行結(jié)構(gòu)強度的評估。而實際結(jié)構(gòu)是可變形的，流固耦合的現(xiàn)象是真實存在的，這種剛性壁的假設往往使流體作用在結(jié)構(gòu)上的沖擊壓力偏大，以這個壓力進行結(jié)構(gòu)的強度分析會使結(jié)果偏于保守。本文以此為動機，研究結(jié)構(gòu)彈性對砰擊載荷的影響，目的是為工程應用更準確地分析或修正砰擊載荷，提供一些有價值的結(jié)論和相關

2、分析處理方法。為此，文中著重在下列幾個方面進行了探討。
　　 首先，基于Wagner簡化方法，考慮結(jié)構(gòu)與流體的相互作用，應用Galevkin法求解板的微分方程，將得到的結(jié)構(gòu)變形速度修正流場速度勢，得出了一組耦合方程。通過數(shù)值算法求解偶合方程，分析了一組彈性楔形結(jié)構(gòu)入水的砰擊壓力，并討論了入水速度、底傾角、板厚等參數(shù)對砰擊載荷水彈性效應的影響。最后討論了該方法的應用范圍和局限性。
　　 其次，仿真研究了一系列不同特征參數(shù)的

3、彈性楔形結(jié)構(gòu)的沖擊入水過程。與剛性結(jié)構(gòu)入水時的砰擊壓力相比，總結(jié)了結(jié)構(gòu)彈性對砰擊載荷的影響規(guī)律。研究指出，與剛性體相比，彈性結(jié)構(gòu)降低了砰擊壓力的峰值，同時也導致了峰值點位置的改變。由于結(jié)構(gòu)彈性效應，砰擊瞬時物體表面砰擊壓力的時間歷程呈現(xiàn)了明顯的波動性。在相同的沖擊條件下，傾角越小，沖擊速度越大、結(jié)構(gòu)板厚越小，結(jié)構(gòu)彈性的影響越大。
　　 再次，仿真研究了射流沖擊彈性板的問題。在砰擊發(fā)生的初始階段，瞬間會產(chǎn)生巨大的砰擊壓力。與射流沖

4、擊剛性板的情況相比，結(jié)構(gòu)彈性降低了砰擊壓力峰值。此外，在第一次壓力峰值后，壓力波動的第二次峰值也不可忽略。進一步發(fā)現(xiàn)既沖擊初始階段之后，射流自由液面向四周的擴散致使砰擊壓力作用區(qū)增大，擴散區(qū)的壓力峰值與第一次峰值相比同樣具有可觀的量值。另外，根據(jù)仿真各階段現(xiàn)象的觀察，考察了射流自由液面的變化和內(nèi)部沖擊波的傳播速度，驗證了相關理論研究的假設。
　　 最后，把砰擊載荷水彈性效應的研究，應用到彈塑性梁的動力屈曲問題。在一般梁動力屈曲的