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斜坡结构冰载荷的有限元分析和试验研究

汪震宇  
【摘要】: 斜坡结构已成为有冰海区海洋结构的优选结构,冰对斜坡结构作用力学机制的分析是近些年来到国际上研究的热点问题。本文通过采用非线性接触有限单元法进行数学分析与冰力模型试验相结合的方法,探索准确计算斜面冰荷载的数学分析方法。 本文首先概要地介绍了海冰的物理力学性质,列举了国际上常用的斜体静冰力计算模型和规范公式,阐述了有限元基本原理和非线性接触分析,使用大型通用有限元软件ANSYS建立斜坡与冰相互作用的数学计算模型,通过数学模型计算,分析作用于斜面结构物上冰荷载的组成成分,深入地解释冰与斜面结构物作用的机制,并对摩擦系数、坡角、冰弯曲强度及冰厚如何影响作用在斜坡结构上的水平冰力进行研究。同时进行斜坡冰力模型试验,通过数学模型计算结果与模型试验数据进行对比性分析,验证本文有限元数学模拟方法的正确性,并得到关于斜坡结构冰载荷的重要结论。 通过理论分析和试验研究相结合,证明此数学模型计算是一种简易、可行、经济的冰力计算方法,为海冰设计标准中冰力计算模型提供一种新途径,对工程设计冰载荷的计算有很大帮助。


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