三维结构砰击载荷预报及结构响应分析predictionandstructuralresponseanalysisofth
摘 要摘 要三维结构砰击载荷预报及结构响应分析是一个十分复杂的涉及水域-空气域-固体三相耦合的问题。由于砰击在工程实际应用中普遍存在，使得对砰击载荷预报及结构响应的研究显得十分重要,本文着重研究了通过试验方法以及数值模拟仿真方法预报三维结构的砰击压力及结构响应。本文以三维圆柱体和圆锥体为研究对象，利用试验和数值仿真方法分析了圆锥体和圆柱体在砰击过程中的载荷变化，系统讨论了不同底升角和入水高度对砰击载荷的影响规律。主要研究内容如下1、从理论，试验，仿真三个方面简单介绍国内外在砰击载荷预报方面的研究现状，由此提出了本文的主要研究内容。2、进行了三维圆柱体和圆锥体试验设计，具体给出了底升角为30°的圆锥体从不同高度自由入水时其上砰击载荷在时间和空间上的分布情况。得出对同一底升角条件下的圆锥体，其砰击压力及峰值会随着入水速度的增大而增大。3、采用有限元分析软件ABAQUS实现了对三维圆柱体以及不同底升角情况下的圆锥体的入水过程的数值仿真模拟。简单介绍了数值仿真过程中的一些主要参数设置。4、比较了实验条件下和数值仿真条件下，底升角为30°的圆锥体在不同速度下的受力以及在一定速度下不同底升角的圆锥体的受力情况，验证了数值仿真方法在研究三维结构载荷和结构响应方面的可行性。关键字砰击；三维结构；试验；数值仿真
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1理论研究 3
1.2.2试验研究 4
1.2.3数值仿真研究 5
1.3 本文的主要工作 6
第二章 砰击实验 7
2.1 概述 7
2.2 试验设计 7
2.2.1 试验目的 7
2.2.2试验地点及环境要求 7
2.2.3 试验模型 7
2.2.4 测点及工况 8
2.2.5 试验装置及设备 10
2.3 试验实施步骤 11
2.4 试验数据记录及处理 11
2.4.1 数据记录 11
2.4.2不同高度下的砰击压力及峰值 12
2.5 本章小结 14
第三章 有限元模型的建立 1 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 3
1.2.1理论研究 3
1.2.2试验研究 4
1.2.3数值仿真研究 5
1.3 本文的主要工作 6
第二章 砰击实验 7
2.1 概述 7
2.2 试验设计 7
2.2.1 试验目的 7
2.2.2试验地点及环境要求 7
2.2.3 试验模型 7
2.2.4 测点及工况 8
2.2.5 试验装置及设备 10
2.3 试验实施步骤 11
2.4 试验数据记录及处理 11
2.4.1 数据记录 11
2.4.2不同高度下的砰击压力及峰值 12
2.5 本章小结 14
第三章 有限元模型的建立 1 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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5
3.1 概述 15
3.2 ABAQUS软件简介 15
3.3 模型建立 16
3.4 计算参数的确定 18
3.4.1 速度和材料属性 18
3.4.2 边界条件 19
3.4.3 网格划分 20
3.5 本章小结 20
第四章 计算结果分析 21
4.1 概述 21
4.2 位移和速度曲线 21
4.3 不同速度下的砰击压力及峰值 22
4.4 结构响应分析 24
4.4.1同角度同速度结构响应分析 24
4.4.2 同角度不同速度结构响应分析 27
4.4.3 同速度不同角度结构响应分析 33
4.5 不同底升角下圆锥体的结构响应 37
4.6 试验和仿真结果的对比 38
4.7 本章小结 39
第五章 总结与展望 40
5.1 总结 40
5.2 展望 41
参考文献 42
致谢 44
摘 要
三维结构砰击载荷预报及结构响应分析是一个十分复杂的涉及水域空气域固体三相耦合的问题。由于砰击在工程实际应用中普遍存在，使得对砰击载荷预报及结构响应的研究显得十分重要,本文着重研究了通过试验方法以及数值模拟仿真方法预报三维结构的砰击压力及结构响应。
本文以三维圆柱体和圆锥体为研究对象，利用试验和数值仿真方法分析了圆锥体和圆柱体在砰击过程中的载荷变化，系统讨论了不同底升角和入水高度对砰击载荷的影响规律。主要研究内容如下：
1、从理论，试验，仿真三个方面简单介绍国内外在砰击载荷预报方面的研究现状，由此提出了本文的主要研究内容。
2、进行了三维圆柱体和圆锥体试验设计，具体给出了底升角为30°的圆锥体从不同高度自由入水时其上砰击载荷在时间和空间上的分布情况。得出对同一底升角条件下的圆锥体，其砰击压力及峰值会随着入水速度的增大而增大。
3、采用有限元分析软件ABAQUS实现了对三维圆柱体以及不同底升角情况下的圆锥体的入水过程的数值仿真模拟。简单介绍了数值仿真过程中的一些主要参数设置。
4、比较了实验条件下和数值仿真条件下，底升角为30°的圆锥体在不同速度下的受力以及在一定速度下不同底升角的圆锥体的受力情况，验证了数值仿真方法在研究三维结构载荷和结构响应方面的可行性。
关键字：砰击；三维结构；试验；数值仿真
Abstract
Threedimensional structure prediction and slamming structural response analysis is a very complex involving problem water air domain solidphase coupling. Since slamming is common in engineering practice, making the researches to predict the slamming structural response very important, this article focuses on the pressure and slamming structural response prediction by the threedimensional structures Test methods and numerical simulation methods.
In this paper, a threedimensional cylinder and cone are studied, analysis of the cone and cylinder load changes slamming process using experimental and numerical simulation methods, systems, discusses the different angle and lift the bottom into the water height on slamming load law. The main contents are as follows:
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