Spatial and temporal load variations in large-scale ice-structure interaction

大规模冰结构相互作用中的时空载荷变化

基本信息

项目摘要

Arctic shipping and operations are increasing in ice-covered waters. However, the spatial and temporal variations in the pressure resulting from the ice-structure interaction are not analysed methodically for a wide range of impact velocities for distinct ice types. To obtain design loads, long-term measurements on board of vessels have been carried out where various parameters remain unknown, such as the prevailing ice conditions causing the load. Therefore, ships transiting in ice-covered waters suffer from structural damages frequently. Consequently, this first stage of the project will carry out large-scale ice-structure interaction experiments in controlled laboratory conditions with interphase pressure measurements and experiments to characterise the basic laboratory ice properties. These experiments will become possible with the 4 MN large-scale test frame located at the applicants institute. Thereby we will be able to carry out ice-structure interaction experiments against rigid and deformable structures. The latter will allow us to identify the influence of the structural stiffness on the spatial and temporal variations in the loading. Furthermore, the ice mechanical properties will be identified with a series of smaller scale measurements, which will also allow for the assessment of the scalability in the load variations. This will further contribute to the understanding of the stochastic nature of the loading histories relevant for design ice loads, because the mechanical ice properties causing a distinct variation in ice load will be known and can consequently be altered methodically. As a result, these experiments shall form the basis of a multi-scale computational simulation environment where this first stage of the project will provide the essential large-scale ice-structure interaction knowledge by measuring basic ice and steel material parameters in combination with the spatial and temporal load variations. Since, currently no material model exists being able to account for the full-scale behaviour of ice resulting in accurate loads, we will hereby provide a basic set of parameters to be used to develop one in stage two of this project. Hence, as a result of the entire project we will seek to develop such multi-scale computational environment to simulate ice-structure interaction numerically.
北极在冰盖水域的航运和作业正在增加。然而,对于不同类型的冰的大范围撞击速度,没有系统地分析冰-结构相互作用引起的压力的空间和时间变化。为了获得设计载荷,在各种参数未知的情况下,已在船上进行了长期测量,例如造成载荷的主要冰情。因此,在冰层覆盖的水域航行的船舶经常遭受结构破坏。因此,该项目的第一阶段将在受控的实验室条件下进行大规模的冰-结构相互作用实验,通过相间压力测量和实验来表征实验室的基本冰特性。利用位于申请者研究所的4MN大型测试框架,这些实验将成为可能。因此,我们将能够对刚性和变形结构进行冰-结构相互作用实验。后者将使我们能够识别结构刚度对载荷的空间和时间变化的影响。此外,将通过一系列较小规模的测量来确定冰的力学性质,这也将使评估负荷变化的可扩展性成为可能。这将进一步有助于理解与设计冰荷载相关的荷载历史的随机性质,因为引起冰荷载明显变化的冰的机械性质将是已知的,因此可以系统地改变。因此,这些实验将构成多尺度计算模拟环境的基础,在该环境中,该项目的第一阶段将通过测量基本的冰和钢材料参数以及空间和时间载荷变化来提供基本的大规模冰-结构相互作用知识。由于目前还没有能够解释冰的全尺寸行为的材料模型,因此我们将在此提供一组基本参数,用于在该项目的第二阶段开发一个。因此,作为整个项目的结果,我们将寻求开发这样的多尺度计算环境来数值模拟冰与结构的相互作用。

项目成果

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Distortions and residual stress analysis of thin butt welded plates accounting for manufacturing imperfections
考虑制造缺陷的薄对接焊板的变形和残余应力分析
  • DOI:
    10.1201/9781315157368-80
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Herrnring;Kubiczek;Jan Manuel;Ehlers;Sören;Niclasen;Niclas;Burman;Magnus
  • 通讯作者:
    Magnus
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