基于黏聚单元法的冰-柱碰撞流固耦合计算方法研究

在采用黏聚单元法模拟海洋结构物与海冰的相互作用过程中,大多未考虑水的作用,与实际应用场景不符。基于LS-DYNA有限元软件,构建两种不同厚度的黏聚单元冰模型,采用S-ALE流固耦合方法,对圆柱体直立结构与层冰碰撞进行了数值模拟,研究了碰撞过程中层冰的破坏模式及柱体所受冰载荷,数值模拟结果与实际观测现象相吻合。随后分析了流场网格大小对耦合效果及冰载荷的影响。结果表明:柱体所受冰载荷与流场网格呈正相关,当流场网格为冰体单元的2倍时,计算时间及耦合效果最佳。

基于粘聚单元模型的平整冰-竖直圆柱体碰撞数值模拟

基于非线性有限元数值方法,引入粘聚单元模型并结合线性软化弹塑性本构模型,对平整冰与竖直固定圆柱体碰撞进行了数值模拟,研究了碰撞过程中平整冰的破坏模式和柱体所受冰载荷。数值模拟结果与实际观测到的冰层撞击灯塔时的破坏模式进行了比较,两者吻合良好;随后分别分析了粘聚单元破坏准则和碰撞速度对圆柱体所受水平冰载荷的影响。结果表明:柱体所受水平冰载荷受粘聚单元破坏准则影响有限,与碰撞速度呈正相关且平均冰载荷的增长速度稍高于线性增长。

冰灾区双回路直线塔破坏模式分析

2008年初电网冰灾给我国输电线路造成了严重的破坏。500kV输电线路受损严重,由于直线塔承受覆冰不平衡张力的能力远小于耐张塔,导致双回路输电线路的破坏绝大部分是由双回路直线塔的倒塌引起的。为了弄清冰灾区双回路直线塔的受力特点,选取浙江省冰灾区500kV线路中的双回路直线塔进行均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下铁塔覆冰破坏模式分析。通过破坏模式的分析,确定双回路直线塔覆冰荷载作用下的起始破坏部位,提出冰灾区双回路直线塔加固补强的措施。研究结果为我国冰灾区双回路直线塔的设计和加固补强提供参考依据。