向量式有限元弹簧碰撞方法及数值分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文向量式有限元弹簧碰撞方法及数值分析硕士研究生：林佳悦指导教师：张建华副教授学科、专业：土木工程论文主审人：何建教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文向量式有限元弹簧碰撞方法及数值分析硕士研究生：林佳悦指导教师：张建华副教授学位级别：工学硕士学科、专业：土木工程所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年01月08日论文答辩日期：2018年03月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforthe

2、DegreeofM.EngNumericalAnalysisBasedonVectorFormIntrinsicFiniteelement-SpringcollisionTheoryCandidate:LinJiayueSupervisor:Assoc.Prof.ZhangJianhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CivilEngineeringDateofSubmission:Jan.08,2018DateofOralExamination:Mar.11,2018U

3、niversity:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期

4、间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日向量式有限元弹簧碰撞方法及数值

5、分析哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要向量式有限元方法是由美国普渡大学丁承先教授提出的以牛顿力学作为控制方程的创新性理论，该理论结合了向量力学和数值计算概念，适用于解决材料非线性，几何非线性，断裂等结构复杂性行为。目前，利用向量式有限元方法进行碰撞分析时，一般采用向量式有限元杆单元理论进行计算，但杆单元主要受轴向力，不承受弯矩，计算结果不够精确。本文利用向量式有限元弹簧碰撞理论，给出了海上风电导管架与过往船只碰撞的数值建模方法，为海上风电导管架基础的防撞设计提供参考。本文的主要研究内容有：（1）结合向量式有限元梁单元理论和弹簧碰撞方法推导了向量式有限

6、元弹簧碰撞理论公式，并将其应用在梁单元的碰撞中，推广了向量式有限元方法的应用范围，同时也为海上风电导管架基础与船舶的碰撞分析提供理论基础。（2）基于向量式有限元弹簧碰撞理论，给出了海上风电导管架-船舶碰撞的数值建模方法，利用MATLAB编译程序，进行数值建模，将结果和ABAQUS计算结果对比，二者曲线吻合，验证了向量式有限元弹簧碰撞理论的可靠性，且该方法计算时间短，计算效率更高，凸显了该方法的优势。（3）利用向量式有限元弹簧碰撞理论的数值建模方法，研究了海上风电导管架基础和船舶的碰撞问题，给出了船舶吨位、碰撞速度和碰撞位置对导管架基础力学性能的影

7、响规律。关键词：导管架基础；向量式有限元；弹簧碰撞；船舶碰撞向量式有限元弹簧碰撞方法及数值分析ABSTRACTTheVectorformintrinsicfiniteelementmethod(VFIFE)isaninnovativemethodthatproposedbyE.C.Ting.TheVFIFEmethoduseNewtonianmechanicsasacontrolequation,combiningwiththeconceptsofvectormechanicsandnumericalsimulation.Itisaneffici

8、entmethodtosolvenonlinearproblemssuchasfracturebehaviorsandcollision