船桥碰撞有限元仿真中的水动力模型.pdf

船船桥桥碰碰撞撞有有限限元元仿仿真真中中的 的 水水动动力力模模型 型 宋 宋 力力，，杨杨黎黎明 明 宁波大学力学与材料科学研究中心 宁波大学力学与材料科学研究中心 国国际际船船桥桥相撞及其相撞及其防护学术会议 防护学术会议 .33 宁宁波 波 研研究究背背景 景  • • 船船桥桥相相撞撞、、桥桥梁梁防防撞撞、、耐耐撞撞研研究 究  • • 实实验验研研究 究­­­­­­ 高高成成本 本  • • 有有限限元元仿仿真 真­­­­­­普普  遍遍采采用 用  • • 附附加加水水质质量量模模型 型­­­­­­较较  多多采采用 用  • • 流流固固耦耦合合计计算 算­­­­­­ 高高计计算算成成本本，，有有效效性性？ ？  • • 运运动动及及后后续续碰碰撞撞？ ？ 水水动动力力效效应应的的引引入入至至有有限限元元仿仿真 真((ABABAQAQUSUS))   • • 附附加加 （（纵纵向）水质向）水质量 量­­­­­­ 与与船船体加速度相体加速度相关的水动 关的水动 力力效效应 应  • • 对对初初次次碰碰撞较为有撞较为有效 效  • • 若若考考虑虑碰碰撞后船舶撞后船舶的运动及可能的运动及可能的后续碰撞的后续碰撞则至 则至 少少需需要要引引入： 入： 横横向向附附加加质质量量，，附附加加回转回转转动转动惯量惯量； ； 纵纵向向力 力­ ­速速度度水水动动力力系系数， 数， 横横向向力 力­ ­速速度度水水动动力力导导数 数 力力矩 矩­ ­角角速速度度水水动动力力系系数 数  • • 在 在ABABAQUAQUS S中中通通过水动力元过水动力元件引入上述件引入上述因素 因素 流固耦合仿真  ABAQUS CEL算法 三种方法对同一船桥碰撞问题 的仿真及比较 • • 1.1.  附附加加质质量量模模型 型  00.05.05m m  的附加质量， 的附加质量， 船 船 限制船底部节点铅垂向位移； 限制船底部节点铅垂向位移；  • • 22. . 流流固固耦耦合合模模型 型  CECEL L算算法 法 （（粘粘性性流流，，尚尚不不能能计计入入湍湍流流效效应应） ） • • 3.3.  水水动动力力模模型型： ：  ConnectConnector,or,  CoupCoupliling,ng,  仿真结果及对比  • • 1 1 ..CECEL L流流固固耦耦合合模模型 型 2. 三种模型仿真结果比较  (1) 计算用时 CPU时间 （s） 总耗时(s)  备注  模型  CEL  82821.8  86580  4s仿真 附加质量  182.6  231  2s仿真 水动力  317.1  375  2s仿真 (2) 碰撞力  6  4.0x10  CEL  6  3.5x10  Add mass