“自浮式拱橋防撞裝置”碰撞模擬計(jì)算模型的優(yōu)化研究.pdf

1、“自浮式拱橋防撞裝置”是西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所針對(duì)長(zhǎng)江上游萬(wàn)州段的地質(zhì)水文情況提出的一種新型橋梁防撞設(shè)施，在設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到了大量關(guān)于船舶和防撞設(shè)施碰撞的數(shù)值模擬計(jì)算。船舶和防撞設(shè)施的尺寸巨大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而碰撞又是一個(gè)強(qiáng)烈的非線(xiàn)性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。若防撞裝置與船舶碰撞過(guò)程的數(shù)值模擬采用常規(guī)方法建模，模型單元量龐大，分析耗時(shí)較長(zhǎng)，很大程度上影響了計(jì)算效率和精度。
　　借鑒前人研究船橋碰撞問(wèn)題的方法和數(shù)值計(jì)算模型，在船舶與防撞裝置的碰撞模

2、擬的常規(guī)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模型的優(yōu)化，建立了優(yōu)化的有限元計(jì)算模型，從多個(gè)角度對(duì)比了優(yōu)化模型和常規(guī)模型的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，從而驗(yàn)證了優(yōu)化模型的合理性。在優(yōu)化計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，研究了單元尺寸對(duì)計(jì)算效率和計(jì)算精度影響，最終確定了較優(yōu)的單元尺寸大小，同時(shí)確保了較高的工程計(jì)算精度和合適的計(jì)算規(guī)模。本文主要內(nèi)容如下：
　?。?）介紹了國(guó)內(nèi)外關(guān)于船橋碰撞的研究現(xiàn)狀，探討了目前船橋碰撞有限元計(jì)算模型的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。同時(shí)，詳細(xì)闡述了動(dòng)態(tài)顯式非線(xiàn)性

3、有限元理論，包括動(dòng)態(tài)顯式算法的控制方程、時(shí)間步長(zhǎng)的控制、接觸算法和沙漏控制。
　　（2）計(jì)算模型的材料為鋼材和混泥土，本文對(duì)鋼材和混泥土的本構(gòu)模型進(jìn)行了分析，選擇出適合本文所研究的船舶撞擊自浮式拱形防撞裝置的本構(gòu)模型。此外，研究了船舶與防撞帶的接觸關(guān)系、浮筒與導(dǎo)向井的接觸關(guān)系、配筋和導(dǎo)向井的錨固以及導(dǎo)向井與巖石相互作用。
　?。?）根據(jù)工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，對(duì)常規(guī)有限元計(jì)算模型進(jìn)行優(yōu)化，建立優(yōu)化有限元計(jì)算模型，具體包括梁-殼防撞拱