計(jì)及結(jié)構(gòu)彈性效應(yīng)的砰擊載荷與響應(yīng).pdf

1、船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在作業(yè)環(huán)境下難免發(fā)生砰擊現(xiàn)象。規(guī)范處理結(jié)構(gòu)與流體之間的相互作用時(shí)，一般是將結(jié)構(gòu)視為剛體，把實(shí)驗(yàn)或計(jì)算分析得到的砰擊壓力修正為靜態(tài)壓力，以此進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的評(píng)估。而實(shí)際結(jié)構(gòu)是可變形的，流固耦合的現(xiàn)象是真實(shí)存在的，這種剛性壁的假設(shè)往往使流體作用在結(jié)構(gòu)上的沖擊壓力偏大，以這個(gè)壓力進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析會(huì)使結(jié)果偏于保守。本文以此為動(dòng)機(jī)，研究結(jié)構(gòu)彈性對(duì)砰擊載荷的影響，目的是為工程應(yīng)用更準(zhǔn)確地分析或修正砰擊載荷，提供一些有價(jià)值的結(jié)論和相關(guān)

2、分析處理方法。為此，文中著重在下列幾個(gè)方面進(jìn)行了探討。
　　 首先，基于Wagner簡(jiǎn)化方法，考慮結(jié)構(gòu)與流體的相互作用，應(yīng)用Galevkin法求解板的微分方程，將得到的結(jié)構(gòu)變形速度修正流場(chǎng)速度勢(shì)，得出了一組耦合方程。通過數(shù)值算法求解偶合方程，分析了一組彈性楔形結(jié)構(gòu)入水的砰擊壓力，并討論了入水速度、底傾角、板厚等參數(shù)對(duì)砰擊載荷水彈性效應(yīng)的影響。最后討論了該方法的應(yīng)用范圍和局限性。
　　 其次，仿真研究了一系列不同特征參數(shù)的

3、彈性楔形結(jié)構(gòu)的沖擊入水過程。與剛性結(jié)構(gòu)入水時(shí)的砰擊壓力相比，總結(jié)了結(jié)構(gòu)彈性對(duì)砰擊載荷的影響規(guī)律。研究指出，與剛性體相比，彈性結(jié)構(gòu)降低了砰擊壓力的峰值，同時(shí)也導(dǎo)致了峰值點(diǎn)位置的改變。由于結(jié)構(gòu)彈性效應(yīng)，砰擊瞬時(shí)物體表面砰擊壓力的時(shí)間歷程呈現(xiàn)了明顯的波動(dòng)性。在相同的沖擊條件下，傾角越小，沖擊速度越大、結(jié)構(gòu)板厚越小，結(jié)構(gòu)彈性的影響越大。
　　 再次，仿真研究了射流沖擊彈性板的問題。在砰擊發(fā)生的初始階段，瞬間會(huì)產(chǎn)生巨大的砰擊壓力。與射流沖

4、擊剛性板的情況相比，結(jié)構(gòu)彈性降低了砰擊壓力峰值。此外，在第一次壓力峰值后，壓力波動(dòng)的第二次峰值也不可忽略。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)既沖擊初始階段之后，射流自由液面向四周的擴(kuò)散致使砰擊壓力作用區(qū)增大，擴(kuò)散區(qū)的壓力峰值與第一次峰值相比同樣具有可觀的量值。另外，根據(jù)仿真各階段現(xiàn)象的觀察，考察了射流自由液面的變化和內(nèi)部沖擊波的傳播速度，驗(yàn)證了相關(guān)理論研究的假設(shè)。
　　 最后，把砰擊載荷水彈性效應(yīng)的研究，應(yīng)用到彈塑性梁的動(dòng)力屈曲問題。在一般梁動(dòng)力屈曲的