橋梁防撞設施的穩(wěn)定性分析.pdf

1、近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術的發(fā)展，大量新型、高強度的輕型超薄結構廣泛地應用于國防及民用工業(yè)的各個領域。因此，這類諸如桿、板、殼等輕型元件在各類載荷作用下的穩(wěn)定問題引起了人們的極大關注。如今隨著船橋碰撞事故的增加，為保護橋墩而設置的橋梁防撞設施也應運而生，于是類似于船體梁的鋼質橋梁防撞裝置的結構穩(wěn)定性問題也顯得閂趨重要。
　　 船-防撞裝置的碰撞是一種復雜、短時、高度非線性的動態(tài)響應過程。碰撞中不確定的因素非常之多，基本上無法利用數(shù)

2、學工具建立精確模型從而使得碰撞問題得到完全解。隨著非線性有限元技術的發(fā)展，以及計算機硬件水平的不斷提高，利用計算機數(shù)值仿真碰撞的方法也成為一個解決此類問題的有效途徑。
　　 本文以結構動力屈曲為切入點，闡述了基本結構元件的動力屈曲理論，動力學非線性有限元理論，在對計算機仿真模擬碰撞技術的研究和探討的基礎上，利用大型通用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA模擬了一艘5000噸級貨船與天興洲大橋某橋墩鋼質防撞裝置碰撞過程，分析碰撞中

3、結構各構件出現(xiàn)的動態(tài)屈曲現(xiàn)象和構件吸能特性，給出對結構進行優(yōu)化的改進意見。全文主要研究工作如下：
　　 ⑴回顧了結構動力屈曲發(fā)展概況，闡述了板梁組合結構中桿和板的動力屈曲理論。
　　 ⑵討論了有限元數(shù)值仿真中涉及到的基本理論和關鍵技術，闡述了顯式有限元的基本控制方程；研究顯式積分算法的基本過程和時間步長的控制；考察常用非線性顯式單元在各種應用場合的適用性；闡述了在劇烈沖擊下金屬材料的動力特性及本構模型；分析接觸界面的主要

4、算法并討論了摩擦力的計算。
　　 ⑶利用前述數(shù)值仿真技術對天興洲大橋防撞裝置在受劇烈船撞下各個構件的動力響應特性進行了模擬研究，仿真計算中考慮材料應變率敏感及摩擦力影響，并在此基礎上考察碰撞中可變參數(shù)的改變對結果的影響。
　　 ⑷依據(jù)計算結果，分析防撞裝置的不足之處，提出改進意見，利用ANSYS/LS-DYNA對改進后的結構再進行仿真分析，討論結構形式的變化對防撞裝置防撞性能的影響，給出提高結構耐撞性、改善結構吸能效果的