不同锥体结构抗冰性的计算分析

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1、中文摘要随着人类海洋的油气资源的开发和利用，海工结构的冰载荷问题日益凸现。本文通过采用非线性接触有限单元法与材料非线性进行数学分析与冰力模型试验相结合的方法，期望建立新型的抗冰锥体结构，并探索准确计算海上结构物冰荷载的数学分析方法。本文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建立海上结构与冰作用的数学计算模型，通过数学模型计算，分别对正倒锥、带小锥体的改进型正倒锥结构与冰排作用过程进行模拟。对这

2、两种模型计算的结果进行比较，从而验证本文哪种锥体结构更有利于破冰。同时设定弹塑性材料模拟冰盖，让冰力达到一定程度就不再增长，这样更加符合实际情况。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．本文设计出一种新型的抗冰锥结构，对实际工程的设计具有很大的参照意义。关键词：海上结构；．正倒锥；冰力；模型试验；数学分析；有限单元法；接触分析；材料非线性ABSTRACTAspeople’Sexploitationandapplicationofriverandocean，t

3、heproblemabouticeloadons缸uctureinicemeltingperiodismoreandmorenotable．Inthispaper,thecombinationofthenonlinearcontactpatternsusingnonlinearmaterialandicemodeltestswillbeusedtoanalyzetheiceforceonoffshores仃uctIlI．e．ThePaperintroducedthemechaniccharacterso

4、fieeatfirstanddiscussesseveralmechanismmodelsandtheformulacalculationinprofessioncriterionofieeloadontheoffshorestructure．Accordingtothefiniteelementandnonlinearcontacttheory,usingtheANSYS．amathematicalpattemofice—offshoreinteractioncanbecreated．Compared

5、theresultsofthesetwostructures．makesurewhichismoreliabletodestroyice．Atthesametime．usethelinearmaterialtoeontrolloadofs廿ucnlre．Theloadoficestopsincreasingwhenitreachessomedegree．111iseaseiSmoreaccordingwithfact．．nlecombinationoftheoryandexperimentproveth

6、atthismathematicmodeliseasy、viableandeconomical．Thisnewconestructureisveryusefultoresisttheloadofice．KEYWORDS：offshoresmlctIlre，up-downwardcone，iceforce，modeltest,mathematicalpattern，finiteelement,contactanalysis，linearmaterial．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下

7、进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤生盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：镌谨箨签字日期．呻年乡月f7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解鑫鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借

8、阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：b矽7年‘月r了日天津大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1．1海冰与结构物作用研究的现状与意义隆冬季节，渤海和黄海北部的沿岸海域会出现冰冻。冰排在强风、巨浪、急流的携带下，飘移到更广阔的海面。气候正常年份，仅在辽东湾、渤海湾、莱州湾和鸭绿江口结冰，冰期约为3个月。但在气候特别寒冷的冬季，渤海