船舶与钢管板桩码头碰撞仿真分析.pdf

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1、第35卷第1期大连交通大学学报Vol_35No．1JOURNALOFDAHANJIAOTONGUNIVERSITYFeb．2014文章编号：1673—9590(2014JO1—0020—04船舶与钢管板桩码头碰撞仿真分析陆志慧，吴中，项敏(河海大学土木与交通学院，江苏南京210098)采摘要：以卡西姆国际集装箱码头的真实资料为基础，选取主要技术参数在hypermesh软件中建立完整的船舶与码头碰撞耦合模型．通过显示动力分析软件LS—DYNA的计算，得出了船舶与钢管板桩混合码头碰撞过程以及码头的破损过程，观测与分析码头结构系统在不同碰撞速度下的撞击响应．结合码头结构破坏等级及分类，

2、对码头实际的防撞能力做出科学评估，并就码头的撞损情况提出修复建议．关键词：钢管板桩码头；船舶；结构模型；碰撞分析；LS—DYNA仿真文献标识码：A0引言1仿真模型单元及材料的选取码头是水运交通的重要设施，钢管板桩混合1．1船舶码头作为一种新型码头同时适用于内河和深海，船舶外板、甲板等薄壁结构采用壳单元，壳单适用范围很广．然而这种新型码头结构在我国的元算法采用Belytschko—Tsay_3算法，拉杆使用杆实际应用却十分少，而且对其碰撞性能研究和动单元J，坚实部位采用梁单元．在碰撞计算中只力荷载作用下的动力可靠性分析更为缺乏1-2]．用船头去碰撞整个码头，忽略分析船舶碰撞后情随着

3、全球经济的发展，航运事业日新月异，造况，而船舶的整体质量通过mass单元配重得到，成船舶碰撞码头事故时有发生．因此，必须对船舶与码头结构的碰撞损伤、码头结构在碰撞中的安这样建模即可进行节约计算成本，又不影响碰撞全性、码头设计的合理性进行评估J，并在校核分析的主要结果．码头安全性的基础保证防撞消能设施的设置合设计标准船舶的主要材料为钢材，本模型指理，以减小码头受损可能性提高码头的使用寿命．定为Q235，其主要力学性能指标如表1所示．在目前在工程中，研究船舶与码头碰撞普遍采有限元模型中选用MAT—PIECEwISE—LINEAR—用定性理论分析法，比较重要的工程采用现场实PLASTI

4、CITY材料来模拟，船舶模型中不会出现变测分析法及模型试验分析法，而有限元法才刚刚形的刚硬部分即采用MAT—RIGID材料来定义．起步，但是由于定性理论分析结果较为粗糙，可能与实际情况相差较大，而现场实测分析及模型试表1船舶钢材参数表验分析需要大量的人力、物力、财力，周期长且无法得到结构内部的变形及应力传递情况，因此本文采用有限元法对碰撞过程进行仿真分析，先用HYPERMESH软件建立船舶及码头模型，并使用LS—DYNA软件1一J算，得到码头各构件的位移、应力情况，进而分析码头结构系统的撞击1．2码头响应．码头面层、土层、回填土体、锚定板等厚实体米收稿日期：2013—04—16作

5、者简介：陆志慧(1989一)，女，硕士研究生；吴中(1964一)，男，教授，博士，主要从事交通运输规划与管理的研究E-mail：604629508@qq．COIl1．第1期陆志慧，等：船舶与钢管板桩码头碰撞仿真分析由表6可见，随着速度的增加，各点的位移的参考文献：最大值是呈增加的趋势．从仿真的后处理结果分[1]罗正齐．港口经济学[M]．北京：学苑出版社，1991．析，在同一碰撞中从上至下码头的位移逐渐减小，[2]蒋国仁．港口概论[M]．北京：人民交通出版社，1988：24—26．碰撞速度越大，码头震动越剧烈．从整体看，钢管[3]AltairEngineering，Inc．Hype

6、rmesh使用培训手册[M]．板桩码头在船舶碰撞下结构位移很小，表明钢管[S．1．]：EngineeringSystemsInternational，1991．板桩码头结构的整体稳定性高，断面协调性能好，[4]JOHN0HALLQUIST．Ls—DYNATheoreticalmanual[M]．对载荷的适应能力强，能很好的满足承载力变化USA：LivermoreSoftwareTechnologyCoporation，1998：3．的要求．[5]赵方成．应用LS．DYNA对钢筋混凝土柱破坏的仿真[D3．4结论兰州：兰州理工大学，2009：37．42．[6]中华人民共和国交通部．3

7、TJ／T215--％港口工程荷载本文通过对船舶与钢管板桩码头碰撞仿真分规范[S]．北京：人民交通出版社，1998．析和研究，得到以下认识和主要结论：[7]Zhi—huaZHONG．FiniteElementProceduresforContact．(1)考虑混凝土的弹塑性、船舶上橡胶护舷ImpactProblems[M]．LONDON：OxfordUniversity，1993：50-55．的超弹性及船舶材料的弹塑性，可以使仿真结果[8]天津港湾工程研究．JrI1J／71—99港