船舶撞击桥墩的非线性有限元数值仿真

基于数值仿真原理,采用非线性有限元软件ANSYS／LS—DYNA对一艘3000t油船撞击桥墩进行仿真计算．考虑了材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了船桥碰撞有限元模型．分析了碰撞过程中能量、速度、碰撞力的变化,并将碰撞力的大小与国内外规范进行了比较．结果表明：最大碰撞力的估算美国规范和沃辛计算值偏大,我国公路规范...     

船-桥碰撞有限元数值模拟分析

文章以船-桥墩碰撞为主要研究对象,重点探讨碰撞过程中撞击力、撞深的变化以及速度对撞击结果的影响,利用LS-DYNA进行数值模拟,仿真分析船舶在不同初始速度情况下的撞击结果,并与各国规范进行比较,同时分析船舶刚度对撞击结果的影响,为桥墩防护设计提供参考依据.     

船舶碰撞过程的数值模拟及试验研究

船舶碰撞是船舶运输过程中可能导致严重后果的海事事故,是船舶安全方面的一个重要研究方向。船舶碰撞过程的研究主要从两个方面进行:数值模拟和试验研究。从运动控制方程、能量耗散方程和ALE模型入手详细地介绍了船舶碰撞过程的数值模拟;从模型试验和局部结构试验现行流行的试验这些研究手段对实验研究进行了介绍和讨论。同时,提出了在现有条件下,船舶碰撞过程研究关键问题和可行的研究思路。     

基于LS-DYNA的船舶-桥墩碰撞数值模拟

文章基于 Ansys／Ls‐dyna软件,建立船舶、桥墩三维有限元计算模型,并对船舶－桥墩碰撞进行有限元仿真计算,分析船舶－桥墩碰撞的基本过程、碰撞过程中碰撞力的大小、船艏及桥墩的损伤变形等,为避免船舶碰撞桥墩事故发生寻找安全措施。     

桥梁船撞的非线性有限元数值分析

介绍了几种常用的船桥碰撞力计算公式。以某实际工程为研究对象,建立起3 000t代表船舶撞击桥梁的非线性有限元模型。采用LS-DYNA软件计算了船舶在4 m/s冲击速度下与桥墩的碰撞力时间历程,将最大碰撞力计算结果与经验计算公式进行了对比研究;并分析了船速、撞深、能量转化、结构变形和应力等特征。结果表明:船桥碰撞有限元模型可完整的再现船舶撞击桥梁的全过程,碰撞力按各经验公式计算离散性较大,船桥碰撞的损伤具有局部性。     

有限元仿真在船舶碰撞研究中的运用

结合实际碰撞案例,建立整船三维仿真模型,对船舶碰撞动力学过程进行有限元计算,分析得到船舶碰撞过程机理:船舶从碰撞接触到船体破损变形的时间很短,这一过程中船壳和骨架的破损并不同步;局部现象明显,碰撞区域变形很大,远离碰撞区域的变形几乎为零.仿真结果可以很好地模拟再现碰撞破损过程,与真实碰撞数据相吻合.这种定量地从船体结构角度研究船舶碰撞的方法,比以往定性研究船舶碰撞原因更具信服力,为研究船舶安全和海事调查提供了一种有效方法.     

船舶吨位与碰撞事故关系

为研究船舶吨位与碰撞事故之间的关系,对1311起船舶碰撞事故数据应用聚类分析,按照船舶吨位对碰撞事故的影响程度分为21类.通过对各类数据应用相关分析、曲线拟合及非线性回归分析,建立船舶吨位与船舶碰撞事故数的数学关系模型.研究结果表明:随着船舶吨位的增大,碰撞事故呈现减小趋势.     

考虑材料非线性的平面杆系有限元分析方法

结合编程实践,介绍了考虑材料非线性的平面杆系结构有限元分析方法的要点,包括模型建立、坐标转换、材料本构关系选取、截面刚度确定等,同时对考虑材料非线性的平面杆系有限元程序编写中的刚臂刚度、收敛容差以及求解截面应变时参考位置的选取进行了讨论,最后用算例进行了验证.     

船舶碰撞与触底事故的数值仿真

非线性有限元数值仿真方法在船舶碰撞事故的力学分析中正得到日益广泛的应用。介绍了该方法在船船碰撞和船桥碰撞分析中的应用实例，指出了应用该方法的关键技术并列出了所能得到的计算结果。同时给出了一个校准计算的研究结果，证明非线性有限元数值计算方法可以对复杂的碰撞损伤给出十分良好的仿真。     

船舶在波浪中运动的非线性耦合方程及其稳态解

在船舶与海洋这个自制系统中，把船舶的运动以及船舶与海洋之间的相互作用，表示成能量形式的Ｌａｇｒａｎｇｅ函数，用Ｈａｍｉｌｔｏｎ方法推导出船舶在波浪中三维空间运动的非线性耦合方程，然后用多自由度非线性摄动法中的多尺度法求解船舶运动方程的稳态解。     

含夹杂非均质材料的扩展有限元数值模拟

为了验证含夹杂非均质材料扩展有限元数值模拟的有效性,分别用扩展有限元法和传统有限元法模拟计算了一块含多个圆形夹杂的单轴受拉的板的位移场,并对模拟结果进行了对比分析.结果表明,通过水平集函数来表示夹杂材料的几何界面,利用富集函数来改进被界面切割的单元所在结点的形函数,网格剖分无需考虑内部边界,可大大减少数值模拟前处理的工作量.     

考虑轮轨碰撞的转向架蛇行振动的非线性分析

考虑系统中干摩擦力和轮轨相互碰撞作用等非线性因素,建立了3个自由度的货车转向架非线性横向振动数学模型.应用数值方法研究了货车转向架蛇行振动的Hopf分叉、临界速度及转变速度,表明蛇行振动存在两个Hopf分叉不变圈,一个是稳定的,另一个是不稳定的.进一步分析了参数变化时对蛇行振动临界速度及临界不变圈的影响.     

单桩基础海上风力机防护装置的船舶碰撞试验与数值对比分析

针对某4MW单桩基础海上风力机,提出了一种新型钢壳-橡胶组合结构的防船舶碰撞装置,分别基于简化缩尺物理模型试验和非线性有限元软件LS-DYNA方法,对船舶碰撞时海上风力机的动力响应特征进行了对比分析,同时,参照相关国际规范,选取了具有代表性的碰撞工况,分别研究了船舶碰撞时无防护装置的海上风力机和船舶碰撞时有防护装置的海上风力机的动力响应特征,结果表明,新型防护装置可以有效地降低作用于风力机主体结构的最大船舶撞击力,它可以利用其外层薄壁钢壳结构的塑性变形来吸收船舶的碰撞能量,从而保护风力机塔架及整体结构的安全.此外,数值模拟结果与物理模型试验结果具有较好的一致性,相关数值模型的有效性也得到了验证.     

计算接触和碰撞力学—非线性有限元分析中模拟界面现象的基本原理

本书全面阐述非线性力学中接触和碰撞问题的公式表述和有限元近似，书中涉及的论题包括非线性计算固体力学、与接角虫／碰撞相互作用相关的连续体力学、数学结构、变分的框架和有限元的实施，此外，还包括当前在计算接触力学中出现的研究课题：摩擦的复杂性、界面上热一力学的耦合、非弹性碰撞相互作用的守恒处理和接触现象空间离散的新策略。     

谐和与随机噪声联合作用下单自由度非线性碰撞系统的响应

研究了单自由度非线性碰撞系统在谐和与随机噪声联合激励下的响应问题。用多尺度法分离了系统的快变项,讨论了系统的阻尼项、非线性项和随机项等参数对系统响应的影响。在一定条件下,当约束距离较大时对应于不同的初始条件,系统具有两个非碰撞的稳态响应;而当约束距离不大时对应于不同的初始条件,系统也可以有两个不同的稳态响应,其中一个是发生碰撞的响应,而另外一个则不发生碰撞。随机扰动可以使得系统的响应从一个极限环变为一扩散的极限环。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。     

材料特性的模拟对碰撞仿真计算精度的影响

以薄壁直梁为例,建立有限元模型模拟20.19 km.h-1下质量钢块碰撞薄壁直梁件的试验过程.通过优化模拟计算过程,得到与试验曲线相接近的碰撞模拟减速度曲线,再通过改变材料的屈服极限、硬化参数和惩罚因子来分析这三者对碰撞仿真计算精度的影响,以提高车身耐撞性虚拟分析的可靠性.     

船舶与海洋平台碰撞的动塑性分析

建立了船舶与海洋平台碰撞系统的运动方程式，利用塑性节点法结合大位移理论处理碰撞过程中结构的大变形，塑性以及应变硬化等问题，并考虑了圆管局部凹陷特性，橡胶护舷、水动力、构件屈曲等因素对碰撞过程的影响。文中采用Ｗｉｌｓｏｎθ法结合修正的牛顿－拉夫逊迭代对碰撞结构系统的非线性动力响应进行了数值模拟，并给出了一个典型的代应船与平台碰撞的动塑性分析算例。     

考虑船舶航速的船队规划非线性模型

通过分析船舶航速变化对船队规划决策产生的非线性影响,推导出船舶航速与船舶往返航次时间、航次成本以及航线配船数量三者之间的数学关系式,建立了混合整数非线性船队规划模型.针对模型特点,利用基于可行性规则的更新策略,结合模拟退火的局部搜索技术,提出了一种混合粒子群优化算法.以某航运公司为例进行仿真实验,将船队规划非线性模型与...     

基于粗糙集的船舶碰撞受损分析

在船舶碰撞受损研究方法的比较分析基础上,引入粗糙集属性约简方法.通过对船舶碰撞事故数据进行离散化处理,运用粗糙集理论构建船舶碰撞受损决策表模型,并利用粗糙集数据处理系统(RSES)得出约简集;根据约简集得出各因素对船舶受损的影响程度.对船舶碰撞受损有较大影响的因素作进一步分析,确定更容易导致船舶严重受损的因素.     

钻柱与井壁振动碰撞特性的有限元分析

在考虑钻柱外钻井液的影响下，建立了钻柱与井壁碰撞的横向振动方程，并提出了分析振动碰撞特性的有限元计算模型，对碰撞力采用非线性弹簧和非线性阻尼器来描述．计算结果表明：钻柱与井壁之间的间隙，对钻柱的频响特性和碰撞力的大小有影响．本文的研究结果为实钻时避免钻柱的偏磨和钻柱寿命的预测提供了依据．