船桥碰撞非线性数值仿真研究

为了研究湘江流域典型桥梁船桥碰撞时的撞击力和能量转换过程，为后续大桥的防船撞设计提供参考，以株洲建宁大桥为研究背景，按照实际尺寸建立货船和桥墩模型，并使用ABAQUS有限元软件对其进行非线性动力仿真分析，研究了船桥碰撞过程中，船的撞击速度、吨位和撞击角度对撞击力的影响，以及船的变形情况和船桥碰撞中的能量转化关系。研究结果表明：船撞力峰值和船速存在正相关关系；船舶的吨位越大，撞击力峰值越大并且撞击的时间越长；船的撞击角度与碰撞时间之间没有呈现出明显的规律；船的撞击速度、吨位和撞击角度3种影响因素对船桥碰撞的撞击力和船体变形均有影响，但主要因素还是船速和船的吨位；在碰撞过程中，船的撞击动能基本转化为塑性变形能，船体变形主要集中在船艏碰撞区域，远离碰撞区域的船身部位没有明显的变形。     

车辆对桥墩撞击力的影响参数分析

为了分析不同车辆参数对车撞桥墩撞击力的影响,基于ANSYS/LS-DYNA平台,采用F800双轴卡车模型,建立了车桥碰撞有限元模型。考虑卡车车厢货物刚度、撞击偏心距、车辆重量和车辆撞击速度4种参数的变化,计算了各种工况下的撞击力,并与规范限值进行了比较。结果表明：偏心距不同时,撞击力峰值差异较大,且车辆不同部位与桥墩撞击产生的撞击力峰值也不相同;货物刚度对撞击力峰值有一定影响;撞击力峰值随车重和撞击速度的增加而显著增大。     

铜陵长江公路大桥增设防船撞设施的效能分析

基于铜陵长江公路大桥增设防船撞设施工程,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟船舶—桥墩、船舶—防船撞设施的碰撞过程,通过改变防船撞设施钢外壳及纵横加强筋的壁厚,分析不同规格防船撞设施的效能,亦即船舶撞击力消减比与吸能比。结果表明:对于本体抗撞能力满足要求的桥墩,选用防船撞设施外壳壁厚略小于设防船舶外壳壁厚,吸能效果较好,能有效减小船舶损伤。     

大跨径钢筋混凝土拱桥船桥碰撞分析

提出了大跨径钢筋混凝土拱桥船桥碰撞的计算方法,采用3000t内河船舶撞击力时程对拱桥主拱圈进行纵向撞击和横向撞击模拟,得出主拱圈的动力响应特性．计算结果表明其位移值都不大,主拱圈大部分始终处于受压状态,处于弹性工作范围．     

车辆撞击下桥墩动力响应与撞击力的数值分析

采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了车-桥相互作用模型,分析了不同撞击速度下桥墩的动力响应,获得动态撞击力时程曲线。分别计算出4种车辆撞击力评价指标,并与美国、欧洲和中国3个桥梁设计规范作比较。结果显示,车-桥碰撞撞击力超越现行规范的情况十分普遍,此计算方法和结果对于桥梁设计和安全管理具有重要参考价值。     

LRB隔震桥梁遭受超高车辆撞击时的响应分析

采用线性弹簧碰撞单元,用ANSYS有限元软件建立了超高车辆一桥梁的碰撞模型,对LRB隔震桥梁受到超高车辆正向撞击时的整体响应进行了非线性时程分析.结果表明,车桥碰撞时能产生较大撞击力;铅芯橡胶支座在超高车辆撞击桥梁时能消耗撞击能量,可有效地减小碰撞力向桥墩传播,起到"隔震"作用;影响撞击响应的主要因素是碰撞刚度、超高车辆的质量和速度.最后,为了便于工程设计提出了超高车辆-桥梁碰撞力的计算公式.     

基于概率有限元的船撞薄壁高桥墩可靠性分析

目的 对大跨径连续刚构桥薄壁高墩施工期间船撞荷载作用下进行可靠性计算及敏感性分析,得到薄壁高墩在船撞荷载下的可靠概率.方法 采用ANSYS有限元软件提供的APDL语言与求解可靠度的Monte-Carlo法相结合,通过对随机输入变量的抽样,对船舶撞击薄壁高墩进行可靠性计算,并对设计参数进行敏感性分析.结果 在置信度为95%时,薄壁高墩在船撞荷载作用下的可靠性为100%;船撞荷载的变异性对最大应力的相关系数最大为0.2916.结论 利用Monte-Carlo法中的拉丁超立方抽样方法计算桥梁的可靠度能够真实反映出桥梁的可靠性,该方法具有较高的效率和使用价值.     

钢箱计算失效应变的冲击试验

为研究船桥碰撞有限元分析中钢板的网格尺寸与钢材计算失效应变之间的关系,进行了3个钢箱模型的落锤冲击试验。采用LS-DYNA软件对试验模型进行了有限元建模和碰撞计算,并与试验结果进行了对比。定义了一个相关系数来反映试验结果与计算结果之间的相关性,并据此定义了与网格尺寸相关的计算失效应变合理取值区间。研究结果表明：为得到合理精度的计算结果,钢板的计算失效应变的取值应随钢板网格尺寸变化,使用大的网格尺寸时应采用小的失效应变,使用小的网格尺寸时应采用大的失效应变;将计算失效应变合理取值区间与自适应网格剖分技术结合,可以在保证计算精度的同时,提高计算效率。     

大客车侧翻耐撞性的结构设计方法

为了提高仿真结果的准确性,降低产品研发成本和缩短设计周期,提出动态仿真技术与试验相结合的大客车侧翻耐撞性结构设计方法.以某型大客车为例,建立原始车型的侧翻碰撞有限元模型,按照欧盟ECE R66法规对该车进行动态仿真分析;对原有车型进行侧翻试验,根据试验结果对侧翻碰撞仿真模型进行对标.仿真与试验结果表明：在侧翻碰撞过程中,车体变形过大,侵入了乘客生存空间,车身局部结构出现凹陷现象.对车身侧墙和车顶等部位作了多次结构改进,通过仿真分析来确定改进结构的侧翻耐撞性能,改进车顺利通过了ECE R66侧翻试验认证.     

车辆撞击作用下预制拼装桥墩动力响应数值分析

为研究车辆撞击作用下预制拼装桥墩的动态响应与损伤,采用显式动力分析软件LS-DYNA建立具有滑移导向面的预制拼装桥墩三维实体分离式模型。与摆锤撞击试验结果进行对比,验证了有限元模拟方法的可靠性。基于该模型,探究了预制拼装桥墩与整体式桥墩的动力响应差异,并进一步分析撞击位置、节段数量、导向面的倾斜角度、初始预应力水平对撞击力和桥墩变形的影响规律,最后结合各国规范对比其等效撞击力值。结果表明：具有滑移导向面的预制拼装桥墩在车辆的撞击下,其位移响应模式为顶部节段围绕底部节段为中心产生摇摆行为;当预应力水平从10%提高到20%,顶部节段侧向位移减小程度达25%;我国规范给出的撞击力值偏小,当车辆速度大于等于80km/h时,卡车撞击该预制拼装桥墩得到的撞击力值均高于我国规范值。     

船舶撞击桥梁后的结构损伤分析

船只对桥墩的冲撞使桥梁结构产生的变形与损伤,可以通过能量守恒、有限元数值仿真分析碰撞过程的受力状态.以一艘小型船只与某长江大桥桥梁碰撞为例,计算较轻微的船体碰撞后,冲撞对桥梁产生的作用力、船身破损区的变形与损伤,讨论了小船舶长年的大量撞击和累积对桥梁结构安全造成的隐患.     

桥梁撞击问题2019年度研究进展

桥梁撞击是影响桥梁建设和运营的一个关键问题,学者们对此进行了大量工作,并取得了积极的进展。为进一步促进桥梁撞击与防护方面的研究,回顾了2019年桥梁撞击事件及科学研究现状,主要从船撞、落石撞击、车撞等3方面对目前研究热点进行简要归纳总结,并从已有研究的拓展、新材料、新型结构、新的理论方法等方面展望桥梁撞击灾变和防控的研究趋势。近场动力学研究方法的引入将有助于加深对碰撞本质的认识,也将为桥梁撞击问题分析突破传统思维瓶颈提供新的路径。     

预测合金固溶度的A-I图

单壳船舷侧结构填充设计及其性能仿真

甘浪雄^1,2, 李慧^1,2,3, 张磊^1,2, 周春辉^1,2, 郑元洲^1,2, 赵晓博⁴

（1.武汉理工大学 航运学院,武汉 430063; 2.内河航运技术湖北省重点实验室,武汉 430063; 3. 长江航运发展研究中心,武汉 430014; 4.中华人民共和国南京海事局,南京 210011）

创新点说明：

基于蜂窝式夹层板、折叠式夹层板及圆管式夹层板理论提出三种特殊的单壳耐撞结构形式,利用非线性有限元软件MSC. Dytran对三种特殊夹层板单壳结构的吸能特性、损伤变形等进行数值仿真分析,并与常规单壳舷侧结构进行比较和分析。为以后船舶舷侧碰撞性能的评估及未来新型船舶结构的耐撞性优化设计提供借鉴。

研究目的：

为提高舷侧结构的耐撞性能,通过对常规舷侧结构进行改进,提出一种新型高效的吸能舷侧结构来实现。

研究方法：

数值计算和数值仿真法。其中,有限元建模使用了软件Solidworks,Cad和MSC.Patran ;有限元仿真使用了软件MSC.Dytran和Matlab。

研究结果：

数值仿真结果表明,夹层板舷侧结构显著提高了舷侧结构的耐撞能力,是一种先进的船舶防护结构形式,且圆管式夹层板结构效果最显著。

结论：

研究成果可为以后船舶舷侧碰撞性能的评估及未来新型船舶结构的耐撞性优化设计提供借鉴。

关键词：舷侧结构,防撞性,填充层,船舶碰撞

     

桥梁撞击问题2020年度研究进展

桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合发展需求,学者们近年来对其的关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等3方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件,对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,提出了在未来研究中需要进一步考虑的问题。     

桥梁受船舶碰撞的思考

综述了国内外重大的船撞桥实例、有关研究的及进展概况以及船撞桥的物理、力学特征、环境影响等内容;针对如何减少船舶撞击桥梁问题进行了较深入的探讨,通过对某一具体事故后桥梁的损伤检查,得出了一些重要的结论,并提出一些新的见解。     

船舶—桥梁碰撞计算方法探讨

随着交通业的迅速发展,船舶碰撞桥梁的事故日益增多,船舶与桥梁的碰撞是一个典型的多学科交叉的复杂问题,涉及桥梁工程、船舶工程、交通工程、碰撞力学等学科。文章探讨了船舶-桥梁碰撞问题的常用工程计算方法。     

单足机器人垂直跳跃落地碰撞冲击力分析

为研究落地碰撞冲击力的变化规律,针对垂直跳跃单足机器人球面尼龙足底与橡胶地面的碰撞过程,建立由支撑腿和机身的动力学模型、橡胶地面大变形黏弹性力学模型和气缸上下腔气体热力学模型组成的整体数学模型和仿真模型.仿真结果表明:压缩阶段递增的弹性力和先增后减的阻尼力使地面冲击反力先增大后减小,恢复阶段快速减小的弹性力和反向阻尼力共同作用导致冲击反力单调减小;最大冲击力随下落高度、橡胶贮能模量的增大和橡胶垫厚度的减小单调增大,随橡胶耗能因子与频率比值的增大先减小后增大;单足机器人0.1 m垂直跳跃落地碰撞的实验结果表明,实验数据与仿真结果的相对误差7.6%,验证了所采用理论分析方法和仿真结果的正确性.