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海上结构冰载荷的有限元分析和试验研究

孙金亮  
【摘要】: 随着人类对河流及海洋的开发和利用,水工及海工建筑物面临的冰害问题日益凸现,其中作为控制因素的冰荷载的确定也成为人们首先重视的问题之一。本文通过采用非线性接触有限单元法与单元生死法相结合进行数学分析与冰力模型试验相结合的方法,探索作用在结构物上冰荷载的数学分析方法。 文中首先概要地介绍了数学分析所涉及的海冰物理力学性质,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的概念,使用大型通用有限元软件ANSYS建立海上结构与冰相互作用的数学计算模型,分别对斜面和垂直面结构与冰排作用过程进行模拟。同时以冰与结构作用的冰力模型试验数据为参照,通过数学模型计算结果与模型试验数据进行对比性分析,对数学模型进行调整和改进,并经过模拟计算得到了作用于结构物上冰载荷的较理想结果。 通过理论分析和试验研究相结合,证明数学分析方法的研究与探讨具有可期望的前景。随着工作的进一步深入,建立一种简易、可行、经济的数学分析的方法运用于确定海工及水工结构物冰荷载是可以实现的。


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