基于CEL方法对拖锚过程的数值分析

船锚的正常工作关系到船舶的安全运营,锚在底质中运动规律的研究一直吸引着众多学者,由于锚在土中的拖动过程中时刻发生着土的大变形和破坏,涉及到材料非线性、几何非线性及接触非线性等诸多力学问题,通过解析的研究手段很难准确地分析拖锚过程。笔者采用霍尔锚进行了物理模型试验,通过模型试验测试了拖锚过程运动特性和锚的姿态变化,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法(CEL)建立了拖锚过程的计算分析模型,对模型试验进行模拟。通过计算得到了拖锚过程中锚的姿态随拖锚距离的变化,给出了锚的入土深度随水平位移的关系,计算结果与试验结果较吻合,验证了该分析方法在分析拖锚问题上的合理性。该方法可用于拖锚过程的研究和相关设计。     

AC-14大抓力锚在无黏性土中的拖锚运动研究

AC-14型大抓力锚在大型船只上使用广泛。设计了能进行水下测量的拖锚模型试验装置,制作了AC-14模型锚,通过对AC-14锚在干砂与水下饱和砂土中的拖锚试验,完整揭示了该锚在整个拖锚过程中的姿态调整、运动轨迹发展和锚抓力变化等,在干砂中得到的最终稳定时的锚抓力与前人研究较为接近,但在饱和砂土中虽然与干砂中的水平倾角一致,但啮土深度要大于饱和砂,而锚抓力系数则小于在干砂中的锚抓力系数。另外,还在不同粒径的碎石进行了拖锚试验,试验表明较大粒径的碎石层对拖锚姿态的影响更大,锚在其中达到稳定状态时的埋深更浅。     

欠固结土中嵌岩斜桩弯矩及负摩阻力模型试验研究

嵌岩斜桩是海上风电系统、港口高桩码头等设施常用的基础结构。嵌岩斜桩在穿越深厚软土层时,土体固结沉降不可避免地影响桩身轴力和弯矩的分布,威胁桩体安全。针对穿越深厚软土层的嵌岩斜桩开展了室内模型试验研究,对5根不同倾角和直径的模型桩进行试验,通过较长时间地监测土层固结沉降下的桩体应变,分析了固结时间、倾角、桩径等因素对桩身轴力、桩身中性点位置、桩侧负摩阻力、桩身弯矩等分布规律的影响。结果表明：嵌岩斜桩的负摩阻力、轴力及弯矩的发展都具有明显的时间效应;随时间、倾角的增加,桩侧中性点轴力及桩身弯矩峰值均增加,同时中性点上移、弯矩峰值点下移,最终中性点稳定于岩层上部0.1倍土层深度,弯矩峰值点稳定于岩-土界面处。