船舶撞击下的车—桥耦合系统动态响应分析

文章将"船桥碰撞"与"车桥耦合"联系在一起进行研究,建立了斜拉桥、轻轨和船舶的三维非线性精细有限元模型,研究了轻轨列车-斜拉桥动态耦合系统在船舶碰撞下的动态响应。数值模拟过程分以下四步:桥梁初始成桥状态模拟,轻轨列车—斜拉桥动态耦合模拟,船舶与桥梁的碰撞模拟和桥梁—火车—船舶相互作用模拟。桥梁初始状态及大变形通过更新拉格朗日法和共旋转推导法来实现。通过与平面杆系有限元模型的计算结果进行比较,证实了全三维有限元建模方法在车—桥动态耦合响应分析中应用的准确性。研究通过基于罚函数的动态接触方法来实现车—桥耦合和船舶的碰撞过程,采用递归谱二分法的并行计算技术来缩短计算时间,基于显式中心差分插值法来进行数值求解,该方法证明在分析车—桥—船之间的耦合动态响应是一种有效的技术,为设计阶段模拟桥梁的动态特性提供了有效手段。结果表明,当发生船—桥碰撞时,轻轨列车运行到主桥塔附近行车安全的影响最大。     

基于AASHTO规范的城市内河航道船桥碰撞风险分析

针对城市内河船桥碰撞等问题,文章根据AIS系统数据及通航现状对未来桥区船舶流量进行预测;采用Ansys/LS-Dyna软件建立有限元模型,模拟船舶在不同水位及撞击角度下的碰撞情况,计算获得更为精确的船舶撞击力。综合上述结果,基于AASHTO规范中的研究方法,文章计算获得了桥梁年撞损概率,并提出合理的桥梁防撞措施。     

基于船桥碰撞的单元填充防护结构研究

文中基于船桥碰撞,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船艏-单元未填充防护装桥梁模型和船艏-单元填充防护装置-桥梁模型,其中单元填充防护装置将选用泡沫铝作为填充物。然后仿真模拟撞击船舶与上述两类防护装置的桥墩发生横桥向正面碰撞的整个过程,计算并分析各构件受到的碰撞力、能量转化关系以及变形损伤情况。最后对两大情况下得到的计算结果进行对比分析,并得出相应的结论。     

船桥碰撞及桥梁防撞结构研究

对某桥梁防撞结构的碰撞过程进行了数值模拟。介绍了船桥碰撞数值仿真中所涉及的关键技术，研究了船桥碰撞力，碰撞损伤变形、能量吸收及防撞结构各构件的变形情况，并对其进行了详细分析。数值模拟是用大型非线性动态响应分析程序MSC／Dytran来完成的。     

船舶与钢板桩码头碰撞过程数值仿真

为了研究船舶与钢板桩码头碰撞过程中码头结构的动力响应,文中采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,模拟50 000 t级船舶与某钢板桩码头的碰撞过程,得到在不同碰撞速度下船舶与钢板桩码头碰撞过程中的撞击力时程曲线、钢板桩等效应力时程曲线和胸墙压力时程曲线,并将数值模拟计算的撞击力与各类船桥碰撞规范进行比较分析,得出了一般规律和特点.同时,提出了防止码头结构由于船舶撞击速度太大而被破坏的措施,为同类码头的设计和维修改造以及撞击力的研究提供理论参考依据.     

船桥碰撞及桥梁防撞结构研究

对某桥梁防撞结构的碰撞过程进行了数值模拟.介绍了船桥碰撞数值仿真中所涉及的关键技术,研究了船桥碰撞力,碰撞损伤变形、能量吸收及防撞结构各构件的变形情况,并对其进行了详细分析.数值模拟是用大型非线性动态响应分析程序MSC/Dytran来完成的.     

船桥碰撞研究综述

通过对船桥碰撞概率及风险评估、船桥碰撞计算方法和桥梁防撞技术研究等三方面研究现状的分析与总结,发现目前关于桥梁防撞装置的设计主要集中于应力及能量变化等动力学分析,以理论推导和数值模拟为主,试验方法为辅,研究整体偏理论化。近年来关于新型防撞装置的研究得到了越来越多的关注并取得了一定的突破,但仍然难以得到普及。复合材料在保护船舶的同时提升装置的整体防撞性能,又能节约成本,是桥梁防撞应用领域的新趋势。     

船舶通过内河桥梁航行安全探讨

桥梁改变了航道条件,限制船舶航行,增加船桥碰撞风险,造成的事故经济损失和社会影响较大。通过分析桥梁、水流对航行的影响,提出船舶过桥安全对策,帮助减少船桥碰撞事故。     

基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计

耐碰撞设计是船舶结构设计中的关键部分,船舶发生碰撞会引起结构损伤,严重的还可能导致船只沉没等事故。船舶碰撞过程是一个多学科综合问题,涉及了材料力学、结构动力学等众多知识,同时,碰撞过程也具有非线性特征。因此,船舶耐碰撞结构设计是一项研究的难点。近年来,有限元分析技术在船舶结构设计领域逐渐广泛应用,基于有限元的建模和仿真技术提高了船舶结构设计的水平。本文基于Ansys有限元软件,对船舷侧结构建立有限元模型,并进行数值模拟和仿真分析。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.     

不同本构模型对船冰相互作用的影响

由于对物理模型做了大量假设,经验公式在计算船冰碰撞过程中的冰力时存在很多缺点,而且因为没有考虑船舶自身的非线性现象,导致计算结果与真实值存在较大误差。随着有限元技术的发展,使得利用有限元技术模拟海冰与船舶碰撞问题成为可能。海冰本构模型是影响船冰碰撞过程中计算精度的最重要因素,利用MSC.DYTRAN强大的非线性计算功能对海冰的弹塑性模型、弹脆性模型以及Derradji-Aouat多重失效面模型进行模拟,并且对计算结果和相关本构模型进行分析,认为基于应变率和温度并且考虑了静水压力对海冰失效的影响的多重失效面准则更加适合计算高应变率作用下的船冰碰撞问题。     

水域桥梁半固定桩式自适应恒阻力船舶拦截技术的研究

随着河海航运量加大与船舶吨位和航速的增加,以及河海桥梁的大量兴建,船舶碰撞桥梁的机率越来越大。一旦船桥相撞,严重时不但将造成船毁人亡,桥梁倒塌等重大事故,经济损失巨大。2007年,交通运输部发文《关于开展防船舶碰撞防泄漏专项整治活动的通知》(交海发[2007]304号),要求针对桥梁、管缆、闸坝、取水口等跨海(河)、穿海(河)水上水下建构筑物和设施要做好防撞设施。本研究是基于已发展的全浮式自适应恒阻力船舶拦截技术,发展一种新型的半固定桩式自适应恒阻力船舶拦截技术,对原有技术进行优化和进一步发展,并通过数值模拟及实验分析,确定该新技术在实际中的应用。     

基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统

为避免船桥发生碰撞事故,设计基于机器视觉技术的船桥防碰撞自动控制系统。利用双目视觉传感器采集船舶航行环境图像,由A/D转换芯片预处理环境图像,再利用双目视觉测距技术结合预处理的环境图像计算船舶与桥墩间的距离;通过全球定位系统采集船舶位置信息,利用改进差分进化PID控制方法得到舵角自动控制结果,再利用异步收发传输器根据控制结果生成自动控制指令,作用于船舵,完成船桥防碰撞自动控制。实验证明：该系统可有效采集船舶航行环境图像,计算船舶三维坐标;在不同航行环境时,该系统均可完成船桥防碰撞自动控制,且自动控制的稳定性较优。     

船底座礁实验数值模拟中选择参数影响研究

非线性有限元方法是分析船舶碰撞和搁浅问题的一个强有力工具,但是数值模拟结果的可靠性很大程度上依赖于对工程问题的恰当处理和有限元软件中主要参数的准确控制.本文以某单壳船底结构准静态座礁实验结果为例,用非线性有限元软件LS-DYNA进行数值模拟,研究了下列选择参数对单壳船底结构抗撞性的影响:边界条件;船底结构的材料模型;壳单元类型;船底结构与礁石模型之间的摩擦系数;船底结构的残余应力.通过比较计算结果的碰撞力曲线,能量吸收曲线来评价这些参数对数值模拟的影响并给出了一些建议.     

桥梁—船舶碰撞力计算方法研究

船桥碰撞问题是一个多学科交叉的复杂问题,文中综述了船舶-桥梁碰撞问题的常用5种船撞力实用计算方法,对不同的计算方法进行了比较;再结合案例,比较了各种计算方法的结果。     

基于整船整桥模型的船桥碰撞数值仿真

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。近代非线性有限元技术为该问题的求解提供了有效的工具。本文简述了该技术的基本原理，并基于整船整桥模型，对一艘4万吨实船与桥梁的碰撞过程进行了计算。仿真结果显示了船艏结构损坏、碰撞力演变、能量传递和桥墩内部应力变化的详细情景，讨论了船—桥碰撞的力学特征。本文演示的方法比传统的经验公式和简化解析法提供了更为精确的结果。所提供的桥墩应力状态对桥梁的设计与碰撞后的损伤评估有重要参数价值。     

受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟

在受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟中,使用传统动力响应特征数值模拟方法模拟的准确度较低,因此提出一种受冲击海上桥梁的非线性动力响应特征数值模拟方法,利用有限元模型对海上桥梁进行基础非线性动力响应分析,通过自由度方程组建立动力响应特征数值模拟模型,结合等分能量法实现动力响应特征数值模拟,为了验证该方法的模拟准确度,利用该方法与传统动力响应特征数值模拟方法同时进行桥梁的非线性动力响应特征数值模拟,其模拟准确度分别为92.4%,72.3%,65.4%,69.1%,通过对比实验可知该方法的模拟准确度最高,验证了该方法的优越性。     

渔船与桥墩碰撞的影响因素分析

通过有限元数值计算模拟渔船以不同航速与桥墩对心碰撞和偏心碰撞,分析得出碰撞过程中的撞击力时程曲线、能量时程曲线及不同速度下和不同偏移距离下的最大撞深。同时,对船舶碰撞的损伤程度进行研究分析。计算结果表明:船舶航速越快,碰撞损伤越严重;随着偏心距离的增大,碰撞损伤呈整体增大的趋势。利用模拟结果建立专家数据库,可对船舶碰撞事故进行还原评估,为碰撞事故的分析和处理提供一定的参考。     

不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响，本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型，流体域采用ALE描述，船-桥结构采用Lagrange描述，通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比，验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟，并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小；附加质量模型会略微夸大桥墩位移，但差别较小；两种模型的船舶撞损差别较大，不考虑流体时将夸大船舶撞损程度，最高可达21%；流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响，流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。     

Truss Spar平台在船舶碰撞下的数值模拟分析

海洋平台在海上进行工程作业时除了遭受恶劣的环境载荷外,还可能与海上船舶发生碰撞。为探究Spar平台在遭受船舶碰撞后的动力响应,本文选取1座墨西哥湾的Truss Spar平台,运用有限元分析软件Ansys/Lsdyna,建立5 000吨级补给船与Truss Spar平台的有限元模型并模拟碰撞过程,得到船舶在不同速度下与Spar平台碰撞过程中的能量转化情况和船舶撞击力时程曲线,通过对结果的分析得出一般性规律和结论,为Spar平台的设计提供理论参考依据。