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《大连理工大学》 2003年
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冰致柔性直立结构振动的动冰力研究

杜小振  
【摘要】:冰与柔性直立结构的相互作用对海上建筑结构产生不同程度的影响,甚至造成危害。随着海上油气资源的开发,冰引起的问题越来越多。早在上个世纪60年代就开始进行冰与结构相互作用的研究,到现在关于海冰的研究已经形成一门独立的学科——冰力学。其中动冰力的研究尤为重要,因为动冰力对结构产生一种交变荷载,引起结构的振动、疲劳失效等问题。同时由于海冰是一种相对高温材料,力学性质上存在韧—脆转变特点,海冰内部含有各种成分等所有这些确定了海冰的特殊性质。 本文首先回顾了国内外海冰与结构相互作用的研究情况,总结了前人的研究结果,并深入分析了现有的冰与直立结构相互作用动冰力模式,在此基础上介绍了我们在渤海辽东湾JZ9-3平台和JZ20-2MSW平台上的现场原型动冰力测量系统和在各种压缩速率下的海冰压缩破坏实验。根据海冰的压缩破坏特性和现场冰与柔性海洋平台直立桩腿挤压破坏观测结果,本文系统的分析了动冰力时程曲线,发现冰与结构挤压作用时随冰速的增加,可以出现三种不同冰力形式并分别引起结构准静态振动、稳态振动和随机振动响应。本文进一步分析了各种冰力模式形成机理,提出了随着冰速变化,冰与结构相对速率变化导致结构近场冰出现塑性破坏、裂纹损伤破坏与纯脆性破坏三种破坏模式,并解释形成交变荷载过程。继而在本文的第四章针对渤海海冰快速漂移特点,重点分析了冰快速挤压时的海冰破坏模型以及由此引起的随机动冰力,运用断裂力学说明海冰的脆性劈裂破坏机理。 最后,在第五章提出了海冰应变速率敏感性的数值演化模式。由于海冰对应变速率变化的敏感性强烈,在不同应变速率范围内,表现出不同的力学行为和强度特性。在不同应变速率段,具有不同的本构模型,因此,海冰的演化模式可分段表征。并且用本论文给出的演化模式对辽东湾海冰进行了数值计算,结果与实验值十分吻合,说明本文提出的演化模式是有效的。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:P733

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【引证文献】
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9 毕祥军,于雷,王瑞学,岳前进;海冰厚度的现场图像测量方法[J];冰川冻土;2005年04期
10 欧进萍,龙旭,肖仪清,吴斌;导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系及其减振效果分析[J];地震工程与工程振动;2002年03期
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【二级引证文献】
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1 刘圆;抗冰海洋平台动力分析与结构选型研究[D];大连理工大学;2007年
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