詹开宇,曹留帅,万德成.基于黏聚单元法计算分析海洋平台锥形立柱冰载荷[J].海洋工程,2021,39(4):62~69
基于黏聚单元法计算分析海洋平台锥形立柱冰载荷
Cohesive element method for ice load on conical structures
投稿时间:2020-07-27  
DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2021.04.007
中文关键词:  层冰  锥形结构物  黏聚单元法  冰载荷  抗冰锥角  冰厚  极地  海洋平台
英文关键词:level ice  conical structure  cohesive element method  ice load  cone angle  ice thickness  palar region  offshore platform
基金项目:国家自然科学基金(51879159);国家重点研发计划项目(2019YFB1704200,2019YFC0312400)
作者单位E-mail
詹开宇 上海交通大学 船海计算水动力学研究中心(CMHL) 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240  
曹留帅 上海交通大学 船海计算水动力学研究中心(CMHL) 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240  
万德成 上海交通大学 船海计算水动力学研究中心(CMHL) 船舶海洋与建筑工程学院, 上海 200240 dcwan@sjtu.edu.cn 
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中文摘要:
      基于非线性有限元分析方法和LS-DYNA计算软件,使用黏聚单元法建立层冰的数值模型,并进行了层冰与锥形立柱相互作用的数值模拟,研究抗冰锥角、冰厚等参数对立柱所受冰载荷的影响。模拟结果与实测和试验结果吻合良好。研究结果表明:使用黏聚单元法建立的层冰模型可以较好地模拟出层冰的破碎和堆积过程,冰载荷计算结果与ISO冰力标准结果以及离散单元法计算结果吻合较好;锥形立柱的抗冰锥角大小对冰载荷影响明显,随着锥角增大,水平方向的最大冰力增大而竖直方向上最大冰力减小;锥形结构改变了碰撞过程中层冰的破坏形式;结构物所受冰力大小与层冰厚度呈正相关,且增加速度接近线性。
英文摘要:
      Based on nonlinear finite element analysis method and LS/DYNA, a numerical model of level ice was established by using cohesive element method. The simulation of the interaction between level ice and conical column was carried out to study the influence of cone angle, ice thickness and other parameters on ice load. The simulation results are in good agreement with the experimental results. The results show that the cone angle has an obvious influence on ice load. With the increase of cone angle, the maximum ice force in horizontal direction increases and the maximum ice force in vertical direction decreases. The conical structure changes the destruction form of level ice during the collision. The ice force of the structure is positively correlated with the thickness of level ice, and the increase velocity is nearly linear.
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