非均匀流作用下悬浮隧道管体动力响应分析

为研究非均匀流作用下悬浮隧道管体的动力响应规律,在ABAQUS中建立悬浮隧道整体有限元模型.考虑沿管体纵向的流速不均匀分布,在UAMP子程序中采用Morison方程计算流体力,实现流固耦合效应的简化模拟,得到非均匀流作用下悬浮隧道管体的动力响应,并对流速大小和分布的影响进行参数研究.结果表明:由于管体自振频率与涡激频率相差较大,一般不会引发涡激共振.非均匀流中流体激励频率范围大,管体呈现多频振动的特征.管体的位移包络线形状与流速分布基本一致,最大位移出现在流速最大处.随着流速增大,管体顺流向会率先产生共振,在设计时应予以考虑.

脉冲子结构法在ABAQUS中的实现

日益庞大复杂的结构对动力学建模仿真和动力学结构优化提出了更高的要求。脉冲子结构方法是一种能保持与精细化模型同等精度且求解高效的动态子结构方法,采用脉冲子结构法可以有效的提高计算效率。本文借助ABAQUS子程序接口UAMP使连接界面处的连接力和运动状态信息可以在子程序和主程序间传递,从而实现脉冲子结构和有限元子结构之间的连接模拟,将脉冲子结构法整合到ABAQUS当中,提高脉冲子结构法的易用性。通过数值算例,验证了连接模拟的正确性和高效性。

悬浮隧道整体冲击响应模拟方法及试验验证

为研究水下悬浮隧道管体在冲击荷载下的整体动力响应,提出对应的简化模拟方法,在有限元软件ABAQUS中结合自定义幅值(UAMP)子程序进行了冲击荷载作用下考虑流体作用的悬浮隧道整体响应分析。基于Morison方程,将流体作用分为非线性阻力和附加质量力。首先,以分段线荷载的形式表示流体阻力沿管体纵向的不均匀分布。在UAMP子程序中采用FORTRAN语言编写与管体运动速度相关的流体阻力幅值计算程序。通过在ABAQUS与UAMP子程序之间管体运动速度和流体阻力幅值的交互传递,实现了荷载大小同时随时间和空间变化的非线性流体阻力加载。其次,考虑与管体加速度相关的流体附加质量力,其幅值在ABAQUS中通过定义浸没式截面自动计算。最后,进行悬浮隧道整体模型冲击试验,采用提出的模拟方法对试验典型工况进行分析,并将计算结果与试验实测值进行对比。结果表明:提出的建模方法能较好反映悬浮隧道结构动力特性;随着冲击强度的增大,冲击点处管体最大位移和加速度增大,且峰值均出现在第1个运动周期内;采用简化模拟方法分析所得的管体位移和加速度响应与试验结果基本一致;该模拟方法的计算精度与流体阻力分段线荷载的分段长度有关,当分段长度小于管体总长的1/20时,分析结果趋于稳定。因此,基于UAMP子程序的流体作用的简化数值模拟方法能较好地用于悬浮隧道整体冲击响应分析,误差在工程允许范围内。