基于粘聚力单元的平整冰与海洋桩柱结构相互作用机理研究

平整冰与海洋桩柱结构的相互作用问题十分复杂，往往涉及到海冰的破碎、失效和堆积等现象。平整冰破坏问题本质上是一个材料脆性破坏的问题，然而传统有限元方法的单元失效机制在处理该问题时有着很大的局限性，不能合理反映平整冰破碎后碎冰的变形和运动状态。因此，有必要发展现有仿真技术，建立合理的模型化方法来解决平整冰破坏相关关键问题。本文通过自定义海冰材料本构模拟海冰材料力学特性，并通过粘聚力单元模拟平整冰破坏时裂纹的产生和扩展，通过开展海洋桩柱结构与平整冰相互作用的仿真分析，分析平整冰在受桩柱作用时的破坏失效模式及两者的相互作用载荷，并与相关模型试验比较验证本文所提出方法的可靠性。研究表明，本文所采用的方法能够有效模拟平整冰在受桩柱作用时的挤压和弯曲破坏，同时能够较为准确地预报冰载荷。研究成果对于海洋桩柱结构冰载荷的预报和结构的设计具有重要的参考意义。