流固耦合振动对损伤状态下的水上平卧式拱结构稳定性的影响研究
批准号:
51408082
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
马希钦
依托单位:
学科分类:
结构工程
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
余葵、刘兆存、吴俊、刘洋、孙姣霞、邱周华、李晓飚、胥润生
中文摘要
流体-固体两相介质交界面处的流固耦合模拟技术是目前广泛存在于水利、船舶、海洋以及航空航天等工程领域中的多学科交叉的重要研究课题。本项目延续流固耦合模拟中附连水质量方法高效、合理以及工程应用性高的特点,并在此基础上根据流体运动规律建立附连质量、附连阻尼、附连刚度分别与加速度、速度、位移之间的对应关系,基于有限元软件子程序开发模块编制上述对应关系程序,以载荷边条方式将流体对固体的耦合作用引入计算,并通过碰撞模型试验验证和优化新方法的有效性和合理性。利用流固耦合振动模拟新方法、附连水质量方法以及ALE方法对船舶撞击水上平卧式拱结构防撞装置的全过程进行模拟,重点研究船舶撞击载荷卸去后,弹性变形能释放引起的振动对撞击区域已损伤的柔性拱结构失稳状态的影响,以及对柔性拱支结构座强度的影响。
英文摘要
The fluid-solid coupling simulation methods were the important multi-disciplinary research subject existed in hydraulic engineering, vessel mechanics, ocean engineering and aerospace fields. The corresponding relations between the added mass , added damping , added stiffness and the acceleration , velocity , displacement of solid were constructed according to the fluid motion. Then , the corresponding relations were realized by programming based on the user subroutine modules of finite elements software. Finally , the correponding relations were imported in the finite elements simulation by means of load boundary conditions. The validity and rationality were verrified and optimized by collision model experiments. The whole process of collision between ship and anti-collision device was simulationed using the new fluid-solid coupling method , added mass method and ALE method.The influence caused by elastic deformation energy release after unloading the ship impact load on the overall stability and bearing strength of arch structure under a state of damage were focused.
本项目针对目前常用的SPH法、CEL法以及附连水质量方法等流固耦合计算方法存在的计算效率和精度问题进行了深入的研究,并延续附连水质量法基于边界载荷条件的特点,通过将流体除附连水质量中考虑的附加质量力以外的载荷作用,以附连阻尼、附连刚度的方式通过载荷边界子程序方式引入流固耦合计算,省去了流固耦合有限元方程的求解,不仅大幅度提高计算效率,还可达到工程需要的精度。为此,本项目主要进行了如下方面的深入研究并得到了相应的成果:.(1)确定了附连阻尼和附连刚度的基于边界载荷作用的理论计算方法,以边界载荷作用方式加入到整个模拟系统中,使整个模拟过程具备了附加阻尼和附加刚度特性。.(2)新方法体系初步建立后,通过浮体平衡过程的简单算例对浮体的平衡过程进行了流固耦合模拟,对比平衡后与平衡位置之间的误差,SPH为-15%,CEL方法为-17%,附加质量法为42.8%,新方法为+11.8%。计算效率附加质量法和新方法要远高于SPH和CEL方法。.(3)对方形全封闭浮体和方通浮体进行了匀速和匀加速运动下水池拖曳阻力试验,并通过试验方式分离出了粘性阻力和形状阻力,得到了粘性阻力和形状阻力随速度变化的趋势。.(4)选用CEL法和新方法对水池拖曳阻力测试试验进行了模拟比较, CEL方法在网格较细时与试验的误差约10%,新方法与试验的误差约为20%左右,新方法的计算效率较高,可较CEL方法提高至少200倍。.(5)通过新方法模拟了船舶与拱结构防撞装置的静水碰撞试验得知,引入附连阻尼和附连刚度后,结构响应精度可从仅考虑附加质量情况下的30%左右提高到15%以内。
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DOI:
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发表时间:
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期刊:
船舶力学
影响因子:
--
作者:
[马希钦]
通讯作者:
马希钦
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
科学技术与工程
影响因子:
--
作者:
[余葵, 储雪权, 陶超, 马希钦]
通讯作者:
马希钦
Phosphorus removal performance and population structure of phosphorus-accumulating organisms in HA-A/A-MCO sludge reduction process
HA-A/A-MCO污泥减量过程中除磷性能及积磷生物种群结构
DOI:
10.1080/21655979.2016.1197026
发表时间:
2016-08
期刊:
BIOENGINEERED
影响因子:
4.9
作者:
[左宁, 何进朝, 马希钦]
通讯作者:
马希钦
Preparation of a cationic polyacrylamide (CPAM) and its flocculation performance in the environmental estrogen removal and separation
阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的制备及其在环境雌激素去除分离中的絮凝性能
DOI:
10.5004/dwt.2017.21693
发表时间:
2017
期刊:
Desalination and Water Treatment
影响因子:
1.1
作者:
[Jiaoxia Sun, Xiqin Ma, Jianxin Fan, Xueliao Liu, Jin Pan]
通讯作者:
Jin Pan
DOI:
10.15959/j.cnki.0254-0053.2016.020
发表时间:
2016
期刊:
力学季刊
影响因子:
--
作者:
[马希钦]
通讯作者:
马希钦
共 9 条
基于格子玻尔兹曼方法的船舶航行流固耦合实时模拟及可视化方法研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2025
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负责人:马希钦
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依托单位:
国内基金
海外基金