一、海洋平台现场动态应力测试(论文文献综述)
常进云[1](2021)在《基于数字孪生的SYMS铰节点健康管理研究》文中研究表明海洋油气是保障我国国家安全的重要战略资源,浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)作为海洋油气开发的主力装备之一,广泛应用于我国渤海和南海海域。软刚臂单点系泊系统(Soft Yoke Mooring System,SYMS)是实现FPSO定位的重要装置,能够保证海洋平台的长期稳定工作和安全生产。由于结构的复杂性和长期承受多种海洋环境载荷的联合作用,系泊系统容易发生退化、失效等现象,一旦维护不及时会造成巨大经济损失。因此,开展具有实时评估系泊系统在位状态的数字化、智能化健康管理研究十分必要。数字孪生技术(Digital Twin,DT)是以智能传感系统为驱动,在虚拟空间中完成对实体装备的高保真映射,能够准确再现并预测海洋工程装备全生命周期的健康状态,有效避免了易损结构提前失效带来的巨大财产损失和安全风险,为海上油气生产提供安全、稳定的工作环境。本文针对FPSO软刚臂系泊系统铰节点健康管理,总结并开展了软刚臂系泊系统智能运维数字孪生方法过程关键技术研究,以五维数字孪生概念模型作为参考框架,提出了数字孪生技术驱动的软刚臂系泊系统健康管理方案。作为软刚臂系泊系统的易损结构之一,铰节点全生命周期过程中的健康运维是系泊系统安全工作的保障。本文针对软刚臂系泊系统的健康管理需求,采用BIM(Building Information Modeling)技术对FPSO海洋平台的物理和功能特性进行可视化表达和集成化管理。以原型监测数据为参照,采用响应面方法对铰节点的有限元模型进行参数识别,提高了铰节点虚拟模型的保真性。考虑铰节点的退化过程中的摩擦系数变化和载荷特征,设定了动力学仿真工况,利用铰节点高保真虚拟模型对其全生命周期不同阶段的运行状态进行模拟,采用BP神经网络建立了铰节点热点应力的预测模型,对其在位状态进行实时监控,并提出了基于铰节点健康状态的运维检修方法。最终搭建了系泊系统智能运维的可视化健康管理平台,实现了数字孪生技术在软刚臂系泊系统健康管理中的初步应用。本文工作可为数字孪生技术在海洋工程领域的应用提供支持和辅助参考。
郝聪聪[2](2021)在《湍流测仪器的关键技术研究》文中研究说明海洋湍流是一种连续的不规则流动,其中蕴含了很多不同尺度的涡旋。湍流是海洋动能耗散的主要形式,是海洋宏观现象的原动力。对气候、深海环流、潮汐预报等人类活动有重要意义。湍流混合是深海能量和物质输送的动力来源,理解不同尺度的现象和能量级联至关重要。获得精确的湍流数据对研究海域宏观运动和物理机制具有重要意义。海洋湍流的活动范围是全海深的,从海面延伸至海底,但由于探底控制难度大、设备成本高,目前无法对海底边界层数据进行观测。当前的湍流观测数据主要揭示了1000米以浅的单垂线通路特征,实现我国6000米全海深湍流观测是透明海洋体系的关键。由于传统的湍流传感器只能实现一维观测,缺少复杂三维流场湍流的方向性特征。而且为实现矢量观测,过去采用两个一维传感器正交布放,这样的观测方式为非单点观测且分辨率低。因此,急需开发一种二维矢量湍流传感器。对海洋湍流的产生过程而言,它涉及从“10米量级”到“米级尺度”再到“厘米量级”的动力学过程,“米级尺度”的翻转过程是湍流形成的关键。这种“米级尺度”的翻转结构具有多点相关性。因此,完整刻画湍流的产生过程需要具有水平多点相关性的“米级尺度”观测。而目前的湍流观测仪器缺乏对米级边界层等湍流微细结构的水平相关结构和演化研究。为实现深海多剖面精细化观测,提升海气、海底边界层等关键区域湍流演化认知,亟需开展新型湍流感测原理和仪器设计研究。本文以基于MEMS技术研制的高空间分辨率、矢量型湍流传感器为核心,开发了一种低成本、全海深湍流混合矩阵式剖面观测仪器:采用子母弹形式实现6000米全海深观测;首先矩阵式剖面观测仪器跨越上混合层,在500米以深洋流运动相对平缓处实现子母弹分离,子弹同步释放,呈矩阵式下潜,可以有效保障子弹独立运行姿态和水平同步观测数据的质量。当子弹穿越海底边界层,到达近海底位置再上浮回收,可以精确的测量海底边界层的湍流结构。在回收子弹时,创新性地提出了利用波浪能量转化为电能给传感器供电的想法。采用可靠数据回收、设备重复利用技术,降低仪器使用成本;基于矩阵式剖面观测开展湍流混合和边界层演化研究。基于MEMS技术的全海深湍流混合矩阵式剖面观测仪器的成功研制,可实现全海深湍流混合的水平时空同步化立体观测,拓展海洋观测的时空覆盖范围及监测尺度,提升深远海“透明海洋”科学认知,优化湍流相干结构与多尺度耦合精细研究,进一步搭建深海湍流混合的物理数学模型,突破现有海洋观测局限性,提升深海研究能力,实现海洋环境的可预报性,对发展深远海观测、监测和研究具有重大意义。本文的研究要点为:1.研发了基于子母弹技术的全海深湍流混合矩阵式观测仪,采用三盘释放的机械结构结合电磁铁控制的释放方案,突破了深海高压环境下子母弹同步分离控制的关键技术。2.提出了一种MEMS二维湍流传感器,由仿生纤毛和四梁微结构组成。通过仿真分析设计了传感器的具体参数,对传感器进行共振频率测试,同时搭建了室内湍流测试平台,与PNS传感器进行了对比测试。经验证,MEMS湍流传感器具有矢量性,可耐压40MPa。3.针对子弹的回收,提出了收集海洋能量为回收之前的仪器供电的方案。基于摩擦起电和电磁感应原理提出了两种不同结构的摩擦-电磁复合发电机,采用的盒状摩擦-电磁发电机可利用互补机制在二维方向收集波浪能,其中电磁部分和摩擦部分的最大输出功率分别为14.9m W和0.08m W,并搭建了一种自供电无线传感系统。4.矩阵式仪器经过湖试,验证了基本功能并测得湍流信号。
辛承祖[3](2021)在《基于分布式光纤的海洋平台结构裂纹监测研究》文中认为海洋平台结构作为海洋资源开发利用的重要装备,长期工作于高温、高盐度、高湿度的海洋环境中,且受到风浪流等荷载的持续作用,导致平台不同位置结构出现各种形式的损伤。生活楼作为海洋平台的主甲板的主要设施,虽然没有直接作为整体平台的承载结构,但对于其出现的裂纹等损伤仍要加以关注。本文以某型号的平台生活楼为分析对象,由于生活楼跨度较大,横跨平台两侧参与到了整体结构强度中,在生活楼四个角处产生不同程度的裂纹。因此设计了几种针对该生活楼裂纹的加固方案。提取生存工况下的运动参数,同时考虑风荷载,对加固方案进行校核。有限元结果表明加固方案可以有效降低四个角隅处的应力集中。利用扩展有限单元法,对包含初始裂纹时的裂纹扩展过程进行模拟,增加相应位置肘板可以有效抑制初始裂纹的扩展。但肘板尺寸会受到多方面因素制约,根据裂纹扩展过程中的应变呈梯度分布的特点,提出了利用分布式光纤传感器进行多尺度应变监测方案。通过设计梁变形试验得出了梁的连续位移结果,对分布式光纤进行一维应变监测的性能进行验证。并根据有限元裂纹扩展结果中应变分布,确定了基于分布式光纤的多尺度应变的提取方案。将模拟结果中的20维多尺度应变作为样本特征,对应的裂纹长度作为样本标签。分别以多尺度应变和裂纹长度作为特征输入和输出,建立SVR裂纹长度预测模型。通过三折交叉验证结合粒子群算法得出SVR模型参数C和g,模型预测误差在2%左右。将模型随机分为训练集与测试集,分别对模型进行训练和验证,当测试集和训练集各占比50%时,模型有较好的预测结果。在模型中加入1~10%的噪声对其进行抗噪分析表明模型对5%以内噪声有良好的抑制能力。
高上[4](2021)在《波浪荷载作用下海底滑坡触发机制及运移特征研究》文中认为伴随国家“一带一路”与“海洋强国”战略的实施推进,我国海洋基础设施建设已进入蓬勃发展期。海底滑坡是威胁海洋基础设施安全建设及健康运营的地质灾害之一,具有覆盖范围广、影响面积大、致灾后果严重的特点,其触发机制、作用形式及破坏特征极为复杂。其中,近海海底滑坡触发因素统计显示,波浪荷载作用是滑坡成灾致灾的关键要素,因此针对近海海底滑坡灾害开展波浪荷载作用下灾害触发机制研究具有重要的理论意义和工程价值。本文依托朱家尖海底滑坡案例,采用室内实验、理论分析、模拟试验、数值模拟等多种研究方法,研究了波浪荷载作用下海底滑坡触发机制及运移特征,取得了一系列研究成果,如下所示:(1)调研了国内外海底滑坡方面的研究成果,特别是分析了大量国内外海底滑坡实例,总结了海底滑坡灾害的主要致灾模式、诱发条件及触发机制。针对性开展了本文依托项目所在朱家尖区域地质概况研究,分析了朱家尖海底滑坡破坏过程,研究了波浪荷载对海底斜坡土体作用形式,揭示了基于线性波理论及极限平衡分析法的朱家尖海底滑坡波浪荷载触发机制,研究结果表明朱家尖海底滑坡属于液化和剪切破坏耦合作用下引起的圆弧振荡破坏型海底滑坡。(2)针对海底滑坡模拟试验过程信息难以有效采集的问题,基于光纤光栅传感技术及光纤光栅传感器数值仿真优化,提出了适用于近海海底滑坡模拟试验监测的传感器技术参数优化方法,研发了具有高灵敏度、耐腐蚀性强的光纤光栅传感器。结合光纤传感波分复用技术,建立了模拟试验中传感器波分复用式组网方法。突破了近海海底滑坡灾变过程多元信息实时获取难题,为近海海底滑坡灾害现场监测提供了方法基础。(3)针对海底滑坡赋存环境复杂及难以现场捕捉导致的现场试验难以开展的问题,研发了近海海底滑坡模拟试验系统,实现了不同类型波浪荷载的精准施加,消除了传统试验装置存在的波浪反弹边界效应,实现了试验边界条件的精准施加。此外,搭配研发的光纤监测系统,实现了波浪荷载作用下近海海底滑坡前兆多元信息的实时获取,建立了可模拟多种海底滑坡灾害的大型物理模拟试验平台。(4)基于现场土体资料及相似理论,选配了与现场土体基础力学参数相近的相似材料。利用研制的近海海底滑坡模拟试验系统,搭配研发的光纤光栅监测系统,开展了不同波浪荷载条件下的近海海底滑坡模拟试验,实现了近海海底滑坡全过程模拟,获得了近海海底滑坡多元前兆信息。通过观察近海海底滑坡过程中的现象,渗压场、位移场及流速场的变化特征,发现了波浪荷载引起的近海海底滑坡受液化和剪切破坏耦合作用的控制,波浪作用导致近海海底斜坡内部孔隙水压力累积,降低了斜坡的抗剪强度,进而波浪作用产生的剪切应力驱动滑坡的发生。近海海底斜坡在波浪荷载的持续作用下坡脚位置最先发生破坏,海底滑坡主要发生于近海海底斜坡中部及以下位置。波浪荷载作用对近海海底斜坡位移和孔隙水压力同时产生影响,发生滑坡时位移与孔隙水压力都出现了突变的现象,但孔隙水压力突变时间早于位移突变时间约5s,通过时间相似比尺换算50:1的现场原型可得,现场孔隙水压力突变时间约早于海底滑坡发生时间30s。因此在开展现场海底滑坡监测时,可优先考虑孔隙水压力作为海底斜坡稳定性的评价指标。(5)针对波浪荷载作用下近海海底滑坡灾变机理与演化过程难题,为进一步模拟验证理论及模拟试验研究结果,建立了基于多相流理论的两相流模型,开展了基于模拟试验的近海海底滑坡的灾变演化过程模拟,验证了海底滑坡的灾变演化过程,探究了波浪荷载作用下近海海底斜坡运移特征。结果表明,波浪的周期和高度都会对近海海底滑坡的灾变过程及运移特征产生影响,伴随着波浪高度的增加近海海底斜坡失稳破坏所需时间延长,滑坡体运移距离增大;伴随着波浪周期的缩短近海海底斜坡失稳破坏过程加剧,但滑坡体运移距离缩短。
Editorial Department of China Journal of Highway and Transport;[5](2021)在《中国桥梁工程学术研究综述·2021》文中研究指明为了促进中国桥梁工程学科的发展,系统梳理了近年来国内外桥梁工程领域(包括结构设计、建造技术、运维保障、防灾减灾等)的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了桥梁工程学科在新材料与结构体系、工业化与智能建造、抗灾变能力、智能化与信息化等方面取得的最新进展;然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了系统梳理:桥梁结构设计方面重点探讨了钢桥及组合结构桥梁、高性能材料与结构、深水桥梁基础的研究现状;桥梁建造新技术方面综述了钢结构桥梁施工新技术、预制装配技术以及桥梁快速建造技术;桥梁运维方面总结了桥梁检测、监测与评估加固的最新研究;桥梁防灾减灾方面突出了抗震减震、抗风、抗火、抗撞和抗水的研究新进展;同时对桥梁工程领域各方向面临的关键问题、主要挑战及未来发展趋势进行了展望,以期对桥梁工程学科的学术研究和工程实践提供新的视角和基础资料。(北京工业大学韩强老师提供初稿)
陈尧[6](2021)在《腐蚀环境下基于全寿命设计需求与时变可靠度的钢结构性能退化规律研究》文中研究指明钢结构在服役环境、材料内部因素和外荷载等共同作用下,其抗力会随时间的发展出现衰退,缩短结构服役期内的使用寿命。钢结构因腐蚀所导致的结构全寿命耐久性问题一直是工程界关注的热点问题,是制约钢结构建筑发展的难点问题之一。传统钢结构设计通常不考虑结构在全寿命周期内可靠性随时间的退化,由此引发了很多因结构耐久性不足导致的工程安全事故和经济浪费。因此,亟需从结构全寿命角度出发,将耐久性设计贯穿于结构整个全寿命周期,注重结构可靠性在全寿命周期的动态变化,把握结构在不同使用阶段的可靠指标和性能水准。按照以上需求和目标,本文主要围绕“腐蚀环境下钢结构全寿命周期性能”这一关键性课题,采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,从材料、构件到体系层面研究了钢结构在海洋大气和工业大气环境下的腐蚀行为和力学性能退化规律,旨在为建立考虑腐蚀环境的钢结构全寿命设计方法提供依据。本文主要研究内容和结论如下:(1)开展了无防护碳钢(碳钢)、镀锌防护碳钢(镀锌钢)同时在4200h模拟海洋大气环境和960h模拟工业大气环境下的腐蚀行为试验研究。对腐蚀后的试样依次进行了SEM扫描电子显微镜锈层微观形貌分析、三维非接触点蚀深度测量和腐蚀失重计算。分析了碳钢、镀锌钢在模拟海洋大气和工业大气环境下的腐蚀形貌差异,得到了碳钢点蚀深度分布模型、点蚀深度变异系数和蚀坑发展规律。进一步采用灰色系统理论对室内模拟加速腐蚀与室外大气暴露腐蚀的相关性进行了分析,并建立了室内外腐蚀相关性预测模型。(2)采用万能试验机和电化学工作站相结合的方法,研究了外加应力与腐蚀环境耦合作用对碳钢和镀锌钢腐蚀速率的影响,并通过失重法进行了验证。研究结果表明:应力的存在能够显着地减小碳钢和镀锌钢表面电阻,提高电解质在钢材表面的溶解速率,从而加快钢材腐蚀速率。根据电化学测试法和失重法的结果,分别建立了碳钢和镀锌钢应力腐蚀加速因子与弹性应力的关系模型。(3)开展了腐蚀后钢材拉伸试验,研究了腐蚀对钢材拉伸断裂形态、应力—应变曲线及力学性能(屈服强度、极限强度、弹性模量、极限应变和断后伸长率)的影响。得到了腐蚀后钢材各力学性能指标与平均腐蚀率的关系模型,建立了同时考虑腐蚀环境、外加应力作用和腐蚀时间的钢材应力—应变曲线。(4)采用室内加速腐蚀和机械钻铣方法分别获得了不同腐蚀程度的“均匀腐蚀”构件和局部随机点蚀构件。共开展了34根轴心受压构件局部稳定和整体稳定试验研究,并在此基础上,通过ANSYS有限元参数化分析,研究了影响腐蚀构件承载力的主要因素。针对在海洋大气和工业大气环境中常见的“均匀腐蚀”构件,建立了以平均腐蚀率和点蚀深度变异系数为影响指标的承载力随时间的退化模型,并通过试验数据验证了模型的合理性;对于海洋环境下常发生的局部腐蚀构件,建立并验证了以平均腐蚀率、腐蚀延伸和构件正则化长细比为影响指标的承载力随时间的退化模型。(5)基于概率统计理论,将腐蚀钢构件承载力退化模型引入到构件时变功能函数中,并运用Monte Carlo随机抽样方法研究了钢构件在海洋大气和工业大气环境下可靠性随外加应力作用和时间发展的退化规律,提出了钢构件同时考虑腐蚀环境和外加应力作用的时变可靠度退化模型,用于预测腐蚀钢构件的剩余寿命。(6)运用有限元软件ANSYS/PDS模块对工业大气环境下某一6层76m高的窑尾预热器塔架结构的可靠性进行分析,得到塔架结构构件可靠性随腐蚀时间发展的退化规律,并通过对结构响应指标的灵敏度进行分析,得到了影响结构时变可靠度的关键敏感性抗力因素,可为钢结构的优化设计提供参考依据。(7)根据钢结构所处环境腐蚀性等级的不同,提出了钢结构多层次耐久性设计目标,并给出相应的耐久性量化指标;针对不同大气腐蚀环境和钢材类型,给出结构腐蚀裕量设计建议值。在此基础上,提出了考虑腐蚀环境影响的“三水准”钢结构全寿命性能化设计方法和设计流程,并以实际工程为例,对具体设计流程进行阐述,给出考虑腐蚀影响的钢结构全寿命优化设计建议。论文所提基于全寿命的钢结构设计方法可为腐蚀环境下新建钢结构的设计提供科学指导,同时也可为既有钢结构的耐久性评估、寿命预测及维护提供一定的理论依据。
王帅[7](2020)在《钙质砂地基中桩基动力承载特性研究》文中认为珊瑚岛礁上的钙质砂赋存于海洋动力环境中,具有易破碎、多孔隙、棱角突出等特点,表现出较高的压缩性。桩基础作为钙质砂地基中常用的基础形式,服役期间承担着上部构筑物恒载,同时还受到动力荷载作用。动力荷载作用影响着桩基承载性能和上部构筑物的稳定性,其核心问题是动荷载下桩-钙质砂的相互作用问题。研制了动静荷载桩-钙质砂相互作用试验系统,通过桩基模型试验分析了动力荷载下桩基沉降规律和承载性能。通过土工模拟试验分析了动荷载下桩周钙质砂动力响应特性,成桩过程中桩周钙质砂压缩变形特性,探究了渗流法无损定量描述桩周钙质砂颗粒破碎的方法和不同颗粒形状对桩端钙质砂密度和压缩性能的影响,内容及成果如下:基于相似理论进行设计,自主研制出动静荷载桩-砂相互作用试验系统。包括:桩基模型试验部分和桩周钙质砂土工模拟试验部分,前者可对模型桩施加动荷载,获取桩基沉降和承载力数据;后者可分析桩周钙质砂动力响应特性,试验系统设计合理、可施加多种类型荷载,操作简便。通过试验系统中的桩基模型试验装置,开展了动荷载下钙质砂单桩模型试验,分析不同动荷载比下的桩顶累积沉降、桩基承载力变化规律,揭示了典型动荷载作用下钙质砂单桩承载机理。发现不同动荷载比下,桩顶累积沉降形式有稳定型、渐进型、破坏型三种类型,并有显着的“门槛效应”。当加载次数达到“临界加载次数”时,桩顶累积沉降速率趋于平缓,据此建立了桩顶累积沉降预测公式。动力加载时,桩端与桩侧分担荷载比值处于动态变化,桩侧摩阻力随动力加载逐渐退化,发现了动力加载过程中存在的“累积损伤”效应,发现桩侧摩阻力弱化系数和加载次数之间满足Boltzmann函数关系。动力加载后施加静载,极限桩侧摩阻力降低,极限桩端阻力幅值随动荷载比增大而减小。通过试验系统中的土工模拟试验装置,开展了桩与桩周钙质砂(桩侧界面区、桩端核心区)动力响应特性试验,分析其压缩变形、颗粒破碎、桩侧界面区和桩端核心区钙质砂强度变化规律,揭示了桩端/桩侧钙质砂在动荷载作用下的响应机制。试验结论表明,动力加载时桩侧区域桩-砂界面强度会发生弱化,钙质砂发生剪缩现象,颗粒破碎明显。此时桩端核心区钙质砂压缩变形,也出现类似的“门槛现象”和“临界加载次数”。动力加载对桩-砂核心区强度具有弱化效应,桩周钙质砂动力响应与动荷载下桩基模型试验规律相吻合。开展了桩周钙质砂单颗粒动力加载试验,分析了颗粒形状、承压方向、动荷载比、加载次数对颗粒变形和强度规律的影响。经过动力加载后,颗粒呈现不同程度损伤,动荷载越大,颗粒强度降低幅度越大,颗粒破碎后各形状扁平度趋于一致。通过渗流法测定桩周钙质砂颗粒破碎效应,发现了桩周钙质砂因荷载增大而破碎程度加剧时,其渗透系数与颗粒级配变化、相对破碎率、孔隙比等指标具有相关性,利用渗流法进行桩周钙质砂颗粒破碎度量可行。拟合出钙质砂渗透系数与颗粒级配、荷载水平、相对破碎率的经验公式,预测结果良好,渗流法具有全面和无损的优点,可应用于工程中监测桩周钙质砂颗粒破碎。开展了成桩过程桩-钙质砂动力响应试验,分析了成桩过程中锤击能量、锤击次数对桩-砂界面和桩端核心区钙质砂压缩变形、颗粒级配、强度的影响。重点分析了施工荷载下钙质砂压缩变形、颗粒破碎规律,发现钙质砂对施工荷载十分敏感。研制动静荷载下桩端持力层钙质砂侧限压缩试验装置,探究了大量宽级配桩端钙质砂在典型动静荷载下的侧限压缩试验,发现荷载类型和幅值对钙质砂颗粒破碎影响显着,荷载导致桩端钙质砂颗粒级配、含砂量、颗粒形状等物理力学性质变化,如钙质砂颗粒级配和颗粒形状在一定冲击能范围内得到优化,据此提出钙质砂成桩施工的参考措施。采用图像分析和数理统计联合法,获得了典型的包粒状、树枝状、长条状纯净钙质砂试验材料,采用正交试验,分析了颗粒形状及含量对钙质砂密度值的影响。开展了不同幅值下钙质砂侧限压缩试验,发现三种颗粒形状钙质砂表现出不同的压缩性能和颗粒破碎规律。颗粒形状和含量对桩端钙质砂密度值、压缩性影响显着,工程建设中应予考虑。从岛礁的桩基持力层工程地质特点,动荷载桩基承载力计算,成桩工艺选择和方法,桩基运行监测和预测等四个方面,讨论了钙质砂桩基设计与施工关键措施,对试验结果的工程应用提供了建议。
李星泊[8](2020)在《天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究》文中研究表明天然气水合物是一种清洁高效的新能源,全球储量巨大,被认为是21世纪最具开采价值的非常规能源之一。我国南海水合物资源储量达800亿吨油当量,是我国石油、天然气探明储量的总和,具有广阔的开发前景。经过前期开展的海域天然气水合物勘探普查,我国已进入天然气水合物前景矿区钻探详勘和目标区试采的关键时期,实现水合物储层高精度刻画,获得试采区水合物矿藏真实特征,是安全高效开采的首要前提。天然气水合物赋存于深海沉积层中,储层特征对原位条件极其敏感,保真条件下水合物岩心船载原位检测与基础物性解析是目前研究的主要难点。为此,本文针对水合物岩心检测关键技术难题,开发了高压(~30MPa)水合物赋存形态声学反演方法、微观渗流特性可视化方法和原位力学特性测试方法,形成了一套超声波探测、X射线CT扫描与三轴力学测试一体化船载检测系统。多次赴我国南海水合物勘探靶区进行现场海试研究,提出了水合物样品岩心分析流程与方法,获取了南海试采区水合物岩心基础理化性质。首先,研发了天然气水合物岩心保压转移过程中水合物饱和度原位检测装置和分析技术。开发了高压(~30 MPa)水合物保压岩心归位整形与旋进式声波探测一体化系统,通过频率筛选确定了适用于南海钻探靶区水合物岩心声波测试的最佳频率为100 kHz,解决了超声波检测中的绕射难题。研究发现在水饱和条件下,水合物的生成会导致透射波主频峰值频率向低频位移,而气饱和条件仅伴随有主频峰值强度的变化。应用谱比法提取了透射波首波并结合快速傅里叶变换确定了波形的衰减系数,发现衰减系数随水合物饱和度的增大而增大。为现场天然气水合物保压岩心声波数据分析建立了水合物饱和度声学反演模型。其次,为了获取天然岩心中水合物赋存形态及微观渗流特性,研发了一套螺旋式船载X射线CT扫描系统。提出了岩心加持装置的分层结构方案,解决了保压条件下的射线衰减和旋转偏心问题。完成了南海水合物岩心样品的原位扫描及三维结构重建,实现了天然岩心中各组分空间分布及水合物赋存形态可视化。基于CT扫描图像建立了天然岩心的孔隙网络模型,提取了天然气水合物岩心中与水合物骨架结构相关的渗流特征参数。对比分析了不同埋藏深度和饱和度下天然岩心内气水两相渗流相对渗透率及毛细管力变化规律。第三,为了获取保真岩心原位力学参数以构建天然岩心强度准则,研发了一套天然气水合物岩心样品转移和三轴仪试验系统。样品转移装置在样品原位状态下,通过分离节点实现取样岩心的无形变脱膜,并移入三轴压力室,实现了保真岩心样品的力学特性测试。设计了带可视窗的三轴仪压力室,提供了岩心破坏模式的可视分析。研究了埋藏深度和水合物饱和度对岩心强度及变形特性的影响,分析发现170m比120m埋深岩心呈现出更明显的应变硬化现象,水合物岩心的强度和初始刚度随着含水合物饱和度的增大而增大。本研究成果为构建水合物保真岩心强度准则提供了重要的技术手段。本文作者搭载中海油708地质勘探船赴南海琼东南、荔湾水合物勘探靶区,开展了现场海试研究。应用开发的船载岩心检测系统完成了多次南海试采靶区现场海试,获得全站位多个采样深度保压岩心的粒径、孔隙水氯离子浓度等理化性质,发现了 120~170 m埋深范围内的取样岩心粒径分布和氯离子浓度均出现了异常变化,结合随钻测井数据判定,该深度范围是水合物的主要富集区。通过多次海试现场试验,在上述工作基础上参与完成了中海油水合物岩心基础理化性质测试与分析企业规范标准的制定,总结整理了两套分别针对非保真和保真岩心样品的检测分析流程,为我国南海天然气水合物试采提供基础数据支撑。
吴甜宇[9](2020)在《动冰荷载作用下渤海海域桥梁结构反应分析和安全评估方法研究》文中研究表明渤海是我国冰情最为严重的海域,动冰荷载作为渤海海域桥梁结构的一种特殊荷载,可能引起结构强烈振动,影响结构正常运营,甚至引发结构疲劳破坏。然而,目前缺乏针对动冰荷载作用下桥梁结构疲劳损伤和行车安全等问题的评估方法,使得桥梁抗冰设计缺乏依据。因此,本文针对渤海海域冰激桥梁结构振动问题,通过对随机冰力和自激冰力两种动冰荷载模式的研究,分别建立了冰致桥梁随机振动和稳态振动下桥梁结构反应分析模型,提出了随机冰力作用下桥梁结构的疲劳损伤评估方法和自激冰力作用下桥上行车安全评估方法,为渤海海域桥梁抗冰设计提供理论依据奠定了基础。主要研究内容和结论有:(1)通过对现场实测冰力数据的回归分析,给出了考虑冰速效应的有效冰压计算公式,有效地提高了结构所受局部极值冰力的计算精度。针对直立海洋圆形迎冰结构,考虑入射角和切向冰力的影响,通过构建结构总冰力谱矩阵,给出了由局部极值冰力合成结构总冰力的计算方法,实现了直立海洋宽结构随机冰力过程的模拟。通过与实测灯塔结构冰力数据的对比,发现模拟得到的结构总冰力与现场实测结果较为接近,验证了该方法的正确性。利用该方法能够对结构的随机冰力过程进行大规模地模拟,提供结构抗冰设计所需的极值冰力统计特征。(2)通过考虑冰的弹性变形、冰的挤压破坏断裂长度以及冰的挤压强度-应力速率非线性关系,建立了基于负阻尼效应的冰激结构自激振动模拟方法。利用该方法能够模拟冰激结构稳态振动响应及自激冰力,重现冰与结构相互作用过程中的频率锁定现象。通过与缩尺模型试验和现场实测结构冰振数据的对比分析,发现模拟冰力和结构振动与测量结果基本一致,表明该方法具有较高的模拟精度。(3)基于渤海海域典型的地质、水文和冰力条件,考虑了水动力和软弱地基非线性的共同影响,分别建立了随机冰力和自激冰力作用下桥梁结构反应分析模型。以典型的渤海海域桥梁可行方案为例,分别开展了冰致桥梁结构的随机振动和稳态振动研究,获得了不同地基和水深条件下桥梁结构的动力反应规律。研究结果表明,软弱地基和深水条件对桥梁结构的动力反应具有明显的放大作用;在结构发生稳态振动时,自激冰力的主频率被桥梁结构的振动频率所控制,桥梁结构的动力反应很大程度上取决于冰的速度,揭示了冰激桥梁稳态振动时冰与桥梁结构的耦合作用机理。(4)冰致随机振动发生频次高、持续时间长,是进行冰激结构疲劳损伤分析应该重点考虑的振动模式。为此,利用渤海冰参数的统计模型,给出了渤海冰参数的联合概率分布,提出了考虑冰参数组合概率的冰激桥梁结构疲劳损伤评估方法。基于雨流循环计数法和Palmgren-Miner法则,对不同水深和地基条件下的冰激桥梁累积疲劳损伤情况进行了分析。研究结果表明,软弱地基和深水条件均会导致桥梁结构的累积疲劳损伤增大,即降低了结构的疲劳寿命;通过对桥梁钢管桩截面的应力分析,得到了截面应力点的累积疲劳损伤分布规律,为冰致桥梁疲劳设计提供了参考依据。(5)冰致稳态振动发生概率低,但振幅较大,可能严重影响桥上行车安全性。为此,本文利用罚函数法定义了车轮与桥面之间的接触关系,通过车辆和桥梁之间的接触力实现了车-桥耦合作用,进而利用本文提出的冰激结构自激振动模拟方法,建立了车-桥-冰相互作用系统的动力分析框架,提出了冰致桥梁稳态振动下桥上行车安全性及舒适性的评估方法。研究结果表明,车辆与桥梁的交互作用受到了冰力与车速的双重影响;随着冰力和车速的增大,车辆的侧滑抗力显着降低,在本文提出的最不利工况下,车辆未发生滑移,但接近侧滑状态;在无冰情况下,驾驶员的行车舒适度没有受到影响,但随着冰力和车速的增大,行车舒适度随之降低。通过本文桥型的计算,发现存在行车舒适性问题,推广到其他桥梁,如果车辆、结构、冰力等计算参数发生变化,则会影响行车舒适度的评价结果。
徐莹[10](2020)在《基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究》文中提出极地监测显示,近几十年来全球气候的变化已经导致北极冰面覆盖面积变小,冰层厚度变薄。这一环境变化促进了北极航线的开辟,将使极地的航运活动更加频繁,油气开采活动逐渐增多,因而具有巨大的潜在经济价值。目前为止,夏季的浮冰与冬季的辽阔冰面仍是船舶在极地航行和海上作业的严重威胁,这为极地船舶和海洋结构物的设计与建造提出了新的挑战。此外,极地生态环境极其脆弱,北极航行和油气资源开发一定要在安全的前提下进行,防止海洋污染。对于极地船舶设计,最为关键的一个问题是冰载荷的计算和评估,由此可影响船舶阻力、结构安全和操纵性等多种问题的研究。然而,在船舶与海冰的相互作用中,海冰显现出复杂而多变的物理特性和失效模式,即在不同的船-冰作用场景下,冰载荷来源于不同的海冰失效机制。海冰压溃、海冰断裂是主要的海冰失效方式,其中,压溃主要发生在船舶与冰山的碰撞以及船-冰作用接触区,弯断与劈裂主要发生于船舶在层冰中穿行。本研究采用数值模拟方法,针对船-冰作用中的冰的连续性压缩变形、冰山压溃失效和层冰弯断失效进行机理研究和数值模拟,为计算船体冰载荷和极地船舶设计提供支持。针对海冰的不同变形和失效模式,基于有限元以及扩展有限元方法,提出相应的冰材料模型并编写数值程序,模拟冰的失效现象并预报冰载荷,以及与已有的实验进行对比和验证。具体研究内容和成果如下:(一)针对各向同性海冰建立粘弹塑性冰材料模型,旨在同时模拟海冰的连续性压缩变形和离散性压溃并预报冰载荷。模型包含粘弹性和塑性部分,在粘弹性模型的建立中考虑了应变率、温度、围压和孔隙对冰变形的影响,并给出模型参数取值范围以方便应用。然后结合粘弹性模型与Tsai-Wu屈服准则进一步建立了粘弹塑性冰材料模型,用以模拟海冰压溃。采用中心差分和图形返回算法对粘弹塑性冰模型进行数值程序研制。将模型嵌入LS-DYNA中,通过单个单元测试验证了数值程序的准确性,以应用于后续的数值模拟。(二)采用有限元方法和粘弹性冰模型对冰的连续性压缩变形进行数值模拟。通过模拟冰山冰和淡水冰的恒应变率实验和蠕变实验,通过对比数值模拟结果和实验结果,表明粘弹性模型可以同时预报冰压缩强度和蠕变变形。在恒应变率实验的模拟中,模型能够模拟出应变率、温度、围压和孔隙率对冰压缩强度的影响。模型准确预报冰强度的应用范围为应变率在10-5到1.4?10-2之间,温度范围为-30?C到-5?C,围压范围为5MPa到70MPa。对蠕变实验的模拟结果表明,数值模型可以较好地模拟出冰在不同外力水平下的一级蠕变、二级蠕变以及外力撤去后的蠕变恢复。分析表明冰压缩强度对温度和应变率十分敏感,在低温环境和高应变率的联合作用下,海冰可以达到很高的强度,对船舶安全造成威胁。(三)采用有限元法对冰山碰撞压溃进行数值模拟和冰载荷预报。应用粘弹塑性材料模型结合单元删除法模拟Pond Inlet冰山压痕实验。网格敏感性分析表明,数值计算所得压溃冰载荷波动程度对网格尺寸比较敏感,载荷均值则对网格尺寸相对不敏感。将数值模拟所得的冰载荷和压力-面积曲线与实验结果进行对比,验证了数值方法对压溃冰载荷预报的有效性和准确性。模型能够模拟出合理的冰内应力分布,并且发现应力状态与冰山内微裂纹等损伤和宏观裂纹的分布有关。开展球形冰山和刚性平板的碰撞模拟,计算结果表明数值模拟的压力-面积曲线与经验数据吻合良好。最后分析了冰山和结构形状对冰压溃与冰载荷的影响,结果表明在相同的名义接触面积下,刚性压头压入冰内的冰载荷与平整结构撞击球形冰山的冰载荷相近,但前者接触区的冰产生更高的塑性变形。(四)采用扩展有限元法结合内聚力模型对登陆艇艇艏与层冰碰撞进行了数值模拟,研究层冰裂纹的萌生和扩展过程以及冰载荷。为了提高数值模拟的准确性,考虑层冰内部的柱状晶粒结构,采用横观各向同性的弹性冰材料模型和横观各向同性的Tsai-Wu裂纹初始准则。通过对数值模型的网格敏感性分析以及与实验结果的比对,验证了数值结果的有效性。计算结果表明,数值模型能够很好地模拟出层冰的两种断裂模式,弯断与劈裂。研究了裂纹的初始和扩展路径,发现弯断裂纹从层冰上表面中线处出现,沿着弧线向自由边缘扩展;劈裂裂纹在层冰底面中线靠近自由边缘处初始,沿辐射方向扩展,并且裂纹的初始与拉伸静水应力密切相关。最后分析了碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂模式、冰载荷以及弯断裂纹尺寸的影响。结果表明,碰撞速度的升高以及艇艏倾角的增大使得层冰倾向于发生弯断失效;反之,层冰更倾向于出现劈裂裂纹。同时,碰撞速度的升高使弯断冰载荷升高,断冰尺寸减小;艇艏倾角的增大则使层冰弯断冰载荷与断冰尺寸都呈减小趋势。综上所述,本文根据船-冰作用的常见场景,针对两种主要的海冰失效模式和冰载荷控制机制:压溃和断裂,进行数值研究。针对不同海冰失效的特点,提出了有效的数值方法和海冰材料模型,能够对船-冰作用中的冰山压溃和层冰弯断与劈裂进行数值模拟,同时准确地预报冰载荷。论文的研究成果,对于更全面和深入地认知海冰破坏机制、船-冰作用机理以及冰载荷作用机制具有重要的意义,能够为极地船舶和结构物的设计提供理论支撑。
二、海洋平台现场动态应力测试(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、海洋平台现场动态应力测试(论文提纲范文)
(1)基于数字孪生的SYMS铰节点健康管理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 海洋工程装备的原型监测技术研究 |
1.2.2 基于数据驱动的高保真模型修正方法研究 |
1.2.3 海洋工程装备疲劳损伤和剩余寿命预测方法研究 |
1.2.4 数字孪生技术研究现状 |
1.3 本文主要工作 |
1.4 本章小结 |
2 基于数字孪生的软刚臂系泊系统健康管理框架 |
2.1 引言 |
2.2 软刚臂系泊系统的五维数字孪生模型和关键技术 |
2.2.1 载荷和响应实时获取技术 |
2.2.2 多尺度建模和仿真分析技术 |
2.2.3 高保真模型修正技术 |
2.2.4 疲劳损伤和剩余寿命预测技术 |
2.2.5 智能化管理平台开发技术 |
2.3 软刚臂系泊系统数字孪生健康管理框架 |
2.3.1 软刚臂系泊系统结构组成 |
2.3.2 软刚臂系泊系统原型监测系统 |
2.3.3 软刚臂系泊系统虚拟模型的构成要素 |
2.4 本章小结 |
3 软刚臂系泊系统铰节点模型修正和参数识别研究 |
3.1 引言 |
3.2 软刚臂系泊系统铰节点有限元仿真分析 |
3.2.1 有限元法计算方法 |
3.2.2 铰节点动力学仿真 |
3.3 基于响应面的有限元模型参数识别方法 |
3.3.1 响应面算法 |
3.3.2 灵敏度分析 |
3.3.3 试验设计方法 |
3.3.4 常用的响应面类型 |
3.3.5 响应面的有效性评价 |
3.3.6 遗传寻优算法 |
3.4 软刚臂系泊系统铰节点物理参数识别 |
3.4.1 铰节点的参数识别方案 |
3.4.2 响应面构造及检验 |
3.4.3 铰节点物理参数识别结果 |
3.5 本章小结 |
4 铰节点结构健康状态映射方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 铰节点退化过程分析 |
4.2.1 载荷特性分析 |
4.2.2 损伤特性分析 |
4.3 不同退化状态的铰节点仿真分析 |
4.3.1 健康服役状态下的铰节点有限元计算 |
4.3.2 不同退化阶段下的铰节点有限元计算 |
4.4 基于BP神经网络的铰节点热点应力实时映射 |
4.4.1 BP神经网络原理及算法概况 |
4.4.2 基于BP神经网络的铰节点热点应力映射 |
4.5 铰节点全生命周期的健康运维方案 |
4.6 本章小结 |
5 软刚臂系泊系统数字孪生健康管理平台 |
5.1 引言 |
5.2 软刚臂系泊系统BIM模型构建 |
5.2.1 BIM技术对数字化管理的适应性分析 |
5.2.2 BIM模型建立流程 |
5.2.3 软刚臂系泊系统三维数字化建模 |
5.3 可视化服务系统功能架构 |
5.4 可视化服务系统界面开发基础 |
5.4.1 开发环境介绍 |
5.4.2 开发流程 |
5.5 健康管理平台功能实现 |
5.5.1 BIM模型动态展示 |
5.5.2 运维状态监测 |
5.5.3 系泊系统性能评估 |
5.5.4 运维信息管理 |
5.6 本章小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)湍流测仪器的关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 课题来源及研究背景 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究背景 |
1.2 海洋湍流观测与认知科学研究现状 |
1.3 海洋湍流观测仪器与平台技术发展现状 |
1.4 湍流传感器的发展现状 |
1.5 研究内容 |
1.6 论文的章节简介 |
2.矩阵式剖面观测理论与仪器总体设计 |
2.1 湍流的测试难点 |
2.2 仪器总体结构 |
2.2.1 母弹的总体结构设计 |
2.2.2 子弹的总体结构设计 |
2.3 子弹电路硬件设计 |
2.3.1 子弹系统传感器介绍 |
2.3.2 微弱信号调理电路的设计 |
2.3.3 采集与存储模块的设计 |
2.3.4 电路的上电及电源模块 |
2.4 子弹软件设计 |
2.5 小结 |
3.MEMS纤毛式剪切流传感器设计加工及测试 |
3.1 传感器结构及原理 |
3.1.1 传感器结构设计 |
3.1.2 传感器测量原理 |
3.1.3 灵敏度计算原理 |
3.1.4 湍流动能耗散率计算原理 |
3.2 MEMS传感器有限元分析 |
3.2.1 稳态仿真分析 |
3.2.2 模态仿真分析 |
3.3 湍流传感器的加工与封装 |
3.3.1 压敏电阻的设计 |
3.3.2 MEMS湍流传感器的加工工艺 |
3.3.3 湍流传感器芯片的集成 |
3.3.4 湍流传感器的封装技术 |
3.4 传感器室内标定 |
3.4.1 传感器共振频率测试 |
3.4.2 标定原理与装置设计 |
3.4.3 灵敏度及信噪比测试 |
3.4.4 传感器方向性实验 |
3.4.5 传感器耐静水压实验 |
3.5 小结 |
4.能源供给与子弹的回收 |
4.1 子弹的整体回收方案 |
4.2 海洋能量收集装置 |
4.2.1 摩擦纳米发电机 |
4.2.2 二维盒状复合纳米发电机 |
4.2.3 钟摆式多方向复合纳米发电机 |
4.2.4 两种能量收集装置的比较 |
4.3 小结 |
5.仪器水域试验 |
5.1 外场实验 |
5.1.1 实验方案设计及仪器的布放和回收 |
5.1.2 湍流传感器数据分析 |
5.2 关键技术的实现 |
5.2.1 子母弹深海同步分离与运动控制技术 |
5.2.2 MEMS矢量性湍流传感技术 |
5.2.3 子弹的自供电定位回收技术 |
5.3 小结 |
6.总结与展望 |
6.1 论文主要研究成果 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间所发表的论文及取得的研究成果 |
致谢 |
(3)基于分布式光纤的海洋平台结构裂纹监测研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 海洋平台结构监测 |
1.1.1 海洋平台监测的必要性 |
1.1.2 海洋平台监测研究现状 |
1.2 光纤传感技术 |
1.2.1 光纤传感技术的基础 |
1.2.2 分布式光纤在裂纹监测中的应用 |
1.2.3 基于分布式光纤的多尺度应变监测研究进展 |
1.3 机器学习算法在裂纹监测中的应用 |
1.4 本文的主要研究内容 |
2 海洋平台结构裂纹扩展过程模拟 |
2.1 引言 |
2.2 扩展有限单元法的基本理论 |
2.2.1 节点增强函数 |
2.2.2 定位裂纹的水平集法 |
2.2.3 裂纹扩展准则 |
2.3 海洋平台有限元分析 |
2.3.1 海洋平台裂纹分析 |
2.3.2 加固方案分析 |
2.3.3 有限元裂纹扩展过程模拟 |
2.4 本章小结 |
3 分布式光纤应用于裂纹监测 |
3.1 OFDR的基本原理 |
3.2 单根分布式光纤的实际应用 |
3.2.1 基于OFDR的传感监测系统 |
3.2.2 共轭梁法的基本理论 |
3.2.3 根据OFDR的共轭梁法拓展 |
3.2.4 OFDR变形监测的实验设计及结果 |
3.3 基于分布式光纤的裂纹监测试验设计 |
3.4 本章小结 |
4 基于多尺度应变的裂纹扩展长度识别研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于粒子群寻优的支持向量回归算法 |
4.2.1 支持向量回归算法的基本思想 |
4.2.2 粒子群寻优算法 |
4.3 多尺度应变特征提取 |
4.4 基于多尺度应变数据的SVR模型 |
4.4.1 粒子群优化算法寻找最优参数 |
4.4.2 裂纹长度预测试验 |
4.4.3 噪声对SVR模型的影响 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 本文主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(4)波浪荷载作用下海底滑坡触发机制及运移特征研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状动态分析 |
1.2.1 海底滑坡灾害定义与类型划分方面 |
1.2.2 波浪荷载触发海底滑坡失稳机制方面 |
1.2.3 近海海底滑坡灾害物理模拟方面 |
1.2.4 海底滑坡数值模拟方面 |
1.3 研究内容、创新点与技术路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
第二章 波浪荷载作用下近海海底滑坡破坏模式及特征分析 |
2.1 东海北部海底滑坡区域地质概况 |
2.1.1 研究区域概况 |
2.1.2 水文地质特征 |
2.1.3 表层沉积物特征 |
2.2 朱家尖海底滑坡破坏模式分析 |
2.2.1 朱家尖海底滑坡破坏特点 |
2.2.2 圆弧振荡破坏型滑坡破坏形态及成因机制 |
2.3 波浪荷载作用下海底斜坡剪切破坏分析 |
2.3.1 静水条件下海底斜坡稳定性分析 |
2.3.2 波浪荷载作用下海底斜坡稳定性分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 波浪荷载作用下近海海底滑坡触发机制分析及模拟系统设计 |
3.1 近海海底滑坡的灾变演化特征分析 |
3.1.1 波浪荷载作用下海床土体响应特征 |
3.1.2 近海海底滑坡过程灾变演化过程分析 |
3.2 近海海底滑坡物理模拟系统研制思路 |
3.3 功能需求与整体设计 |
3.3.1 模拟试验系统功能需求 |
3.3.2 三维可视化钢结构台架 |
3.4 智能造浪系统及多层次消浪系统 |
3.4.1 近海海底滑坡模拟试验智能造浪系统 |
3.4.2 近海海底滑坡模拟试验多层次消浪系统 |
3.5 数字化操控系统 |
3.6 基于光纤技术的滑坡灾变触发过程响应特征捕捉分析与优化设计研究 |
3.7 本章小结 |
第四章 近海海底滑坡光纤监测系统研制及其监测性能分析 |
4.1 光纤光栅传感原理及感知特性 |
4.2 光纤光栅传感器敏感度分析及优化设计方法 |
4.2.1 基于光纤光栅应变感知特性的流速传感器原理及优化设计 |
4.2.2 基于平面膜片的高精度渗压传感器原理及优化设计 |
4.2.3 基于智能材料特性的位移传感器原理及优化设计 |
4.3 光纤光栅传感器可靠性分析试验 |
4.4 近海海底滑坡模拟试验波分复用组网总体设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 波浪荷载作用下近海海底滑坡灾变演化分析及模拟试验研究 |
5.1 模拟试验相似理论 |
5.2 边坡模型相似材料 |
5.2.1 相似材料的选取原则 |
5.2.2 物理参数测试 |
5.3 波浪荷载作用下近海海底滑坡模拟试验 |
5.3.1 模拟试验设计 |
5.3.2 多元信息监测方案设计 |
5.3.3 边坡模型填筑及监测元件埋设 |
5.3.4 波浪运动状态凑谱调试 |
5.4 近海海底滑坡多元前兆信息演化规律分析 |
5.4.1 波浪荷载作用下近海海底滑坡过程分析 |
5.4.2 边坡模型表层流速变化规律分析 |
5.4.3 孔隙水压力变化规律分析 |
5.4.4 边坡模型位移变化规律分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 波浪荷载作用下近海海底滑坡运移特征数值分析 |
6.1 数值分析软件及两相流模型 |
6.1.1 数值分析软件 |
6.1.2 多相流理论 |
6.1.3 控制方程 |
6.2 近海海底滑坡计算模型和模拟过程 |
6.2.1 计算几何模型 |
6.2.2 基本假设 |
6.2.3 模拟方案 |
6.3 波浪荷载作用下近海海底滑坡运移特征规律分析 |
6.4 波浪荷载作用下近海海底滑坡致灾机理分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
在读期间参与的科研项目 |
在读期间发表的论文 |
在读期间申请的专利 |
在读期间申请的软件着作权 |
在读期间获得的奖励 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)中国桥梁工程学术研究综述·2021(论文提纲范文)
0引言(东南大学王景全老师提供初稿) |
1 桥梁工程研究新进展(东南大学王景全老师提供初稿) |
1.1新材料促进桥梁工程技术革新 |
1.2桥梁工业化进程与智能建造技术取得长足发展 |
1.3桥梁抗灾变能力显着提高 |
1.4桥梁智能化水平大幅提升 |
1.5跨海桥梁深水基础不断创新 |
2桥梁结构设计 |
2.1桥梁作用及分析(同济大学陈艾荣老师、长安大学韩万水老师、河北工程大学刘焕举老师提供初稿) |
2.1.1汽车作用 |
2.1.2温度作用 |
2.1.3浪流作用 |
2.1.4分析方法 |
2.1.5展望 |
2.2钢桥及组合结构桥梁(西南交通大学卫星老师提供初稿) |
2.2.1新型桥梁用钢的研发 |
2.2.2焊接节点疲劳性能 |
2.2.3钢结构桥梁动力行为 |
2.2.4复杂环境钢桥服役性能 |
2.2.5组合结构桥梁空间力学行为 |
2.2.6组合结构桥梁关键构造力学行为 |
2.2.7展望 |
2.3高性能材料 |
2.3.1超高性能混凝土(湖南大学邵旭东老师提供初稿) |
2.3.2工程水泥基复合材料(西南交通大学张锐老师提供初稿) |
2.3.3纤维增强复合材料(北京工业大学刘越老师提供初稿) |
2.3.4智能材料(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
2.3.5展望 |
2.4桥梁基础工程(同济大学梁发云老师提供初稿) |
2.4.1深水桥梁基础形式 |
2.4.2桥梁基础承载性能分析 |
2.4.3桥梁基础动力特性分析 |
2.4.4深水桥梁基础工程面临的挑战 |
3桥梁建造新技术 |
3.1钢结构桥梁施工新技术(西南交通大学卫星老师提供初稿) |
3.1.1钢结构桥梁工程建设成就 |
3.1.2焊接制造新技术 |
3.1.3施工新技术 |
3.2桥梁快速建造技术(北京工业大学贾俊峰老师提供初稿) |
3.2.1预制装配桥梁上部结构关键技术 |
3.2.2预制装配桥墩及其抗震性能研究进展 |
3.2.2.1灌浆/灌缝固定连接预制桥墩及其抗震性能 |
3.2.2.2无黏结预应力连接预制桥墩及其抗震性能 |
3.3桥梁建造技术发展态势分析 |
4桥梁运维 |
4.1监测与评估(浙江大学叶肖伟老师、湖南大学孔烜老师、西南交通大学崔闯老师提供初稿) |
4.1.1监测技术 |
4.1.2模态识别 |
4.1.3模型修正 |
4.1.4损伤识别 |
4.1.5状态评估 |
4.1.6展望 |
4.2智能检测(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
4.2.1智能检测技术 |
4.2.2智能识别与算法 |
4.2.3展望 |
4.3桥上行车安全性(中南大学国巍老师提供初稿) |
4.3.1风荷载作用下桥上行车安全性 |
4.3.1.1车-桥气动参数识别 |
4.3.1.2风载作用下桥上行车安全性评估 |
4.3.1.3风浪作用下桥上行车安全性 |
4.3.1.4风屏障对行车安全性的影响 |
4.3.2地震作用下行车安全性 |
4.3.2.1地震-车-桥耦合振动模型 |
4.3.2.2地震动激励特性的影响 |
4.3.2.3地震下桥上行车安全性评估 |
4.3.2.4车-桥耦合系统地震预警阈值研究 |
4.3.3长期服役条件下桥上行车安全性 |
4.3.4冲击系数与振动控制研究 |
4.3.4.1车辆冲击系数 |
4.3.4.2车-桥耦合振动控制方法 |
4.3.5研究展望 |
4.4加固与性能提升(西南交通大学勾红叶老师提供初稿) |
4.4.1增大截面加固法 |
4.4.2粘贴钢板加固法 |
4.4.3体外预应力筋加固法 |
4.4.4纤维增强复合材料加固法 |
4.4.5组合加固法 |
4.4.6新型混凝土材料的应用 |
4.4.7其他加固方法 |
4.4.8发展展望 |
5桥梁防灾减灾 |
5.1抗震减震(北京工业大学贾俊峰老师、中南大学国巍老师提供初稿) |
5.1.1公路桥梁抗震研究新进展 |
5.1.2铁路桥梁抗震性能研究新进展 |
5.1.3桥梁抗震发展态势分析 |
5.2抗风(东南大学张文明老师、哈尔滨工业大学陈文礼老师提供初稿) |
5.2.1桥梁风环境 |
5.2.2静风稳定性 |
5.2.3桥梁颤振 |
5.2.4桥梁驰振 |
5.2.5桥梁抖振 |
5.2.6主梁涡振 |
5.2.7拉索风致振动 |
5.2.8展望 |
5.3抗火(长安大学张岗老师、贺拴海老师、宋超杰等提供初稿) |
5.3.1材料高温性能 |
5.3.2仿真与测试 |
5.3.3截面升温 |
5.3.4结构响应 |
5.3.5工程应用 |
5.3.6展望 |
5.4抗撞击及防护(湖南大学樊伟老师、谢瑞洪、王泓翔提供初稿) |
5.4.1车撞桥梁结构研究现状 |
5.4.2船撞桥梁结构研究进展 |
5.4.3落石冲击桥梁结构研究现状 |
5.4.4研究展望 |
5.5抗水(东南大学熊文老师提供初稿) |
5.5.1桥梁冲刷 |
5.5.2桥梁水毁 |
5.5.2.1失效模式 |
5.5.2.2分析方法 |
5.5.3监测与识别 |
5.5.4结论与展望 |
5.6智能防灾减灾(西南交通大学勾红叶老师、哈尔滨工业大学鲍跃全老师提供初稿) |
6结语(西南交通大学张清华老师提供初稿) |
策划与实施 |
(6)腐蚀环境下基于全寿命设计需求与时变可靠度的钢结构性能退化规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 碳钢与低合金钢腐蚀行为研究现状 |
1.2.1 碳钢与低合金钢大气暴露腐蚀试验 |
1.2.2 室内模拟加速腐蚀与大气暴露腐蚀相关性研究 |
1.2.3 应力对钢材腐蚀速率的影响 |
1.2.4 钢材的腐蚀模型 |
1.3 腐蚀钢材力学性能研究现状 |
1.4 腐蚀钢板承载力研究现状 |
1.5 腐蚀钢构件承载力研究现状 |
1.6 钢结构可靠度和全寿命设计方法研究现状 |
1.6.1 钢结构可靠度研究现状 |
1.6.2 钢结构全寿命设计方法研究现状 |
1.7 目前研究尚存在的问题和不足 |
1.8 主要研究内容和方法 |
参考文献 |
第二章 碳钢、镀锌钢在模拟海洋大气与工业大气环境下的腐蚀行为 |
2.1 概述 |
2.2 室内模拟加速腐蚀试验 |
2.2.1 试验前准备 |
2.2.2 盐雾试验 |
2.2.3 周浸试验 |
2.2.4 锈层表面微观形貌分析 |
2.2.5 点蚀深度测量及统计分析 |
2.2.6 平均腐蚀深度计算 |
2.3 碳钢室内模拟加速腐蚀与大气暴露腐蚀的相关性 |
2.3.1 大气腐蚀环境分类 |
2.3.2 钢材大气暴露腐蚀试验数据 |
2.3.3 碳钢室内加速腐蚀灰色预测模型建立 |
2.3.4 碳钢室内外腐蚀相关性预测模型 |
2.4 镀锌钢室内模拟加速腐蚀与大气暴露腐蚀的相关性 |
2.4.1 锌防护层的大气暴露腐蚀试验数据 |
2.4.2 镀锌钢室内加速腐蚀灰色预测模型建立 |
2.4.3 镀锌钢室内外腐蚀相关性预测模型 |
2.5 本章小结 |
参考文献 |
第三章 弹性应力对钢材腐蚀速率的影响及腐蚀模型的建立 |
3.1 概述 |
3.2 弹性应力对钢材腐蚀速率的影响 |
3.2.1 试样设计 |
3.2.2 电化学试验过程 |
3.2.3 电化学试验结果与分析 |
3.2.4 失重法测量弹性应力对钢材腐蚀速率的影响 |
3.2.5 应力腐蚀加速因子与弹性应力关系模型 |
3.3 Richards腐蚀模型的建立 |
3.3.1 现有腐蚀模型的比较分析 |
3.3.2 Richards腐蚀模型 |
3.3.3 Richards腐蚀模型的适用性验证 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 腐蚀钢材力学性能退化规律研究 |
4.1 概述 |
4.2 材性试件设计与拉伸试验 |
4.2.1 材性试件设计 |
4.2.2 拉伸试验过程 |
4.3 材性试件拉伸试验结果 |
4.3.1 破坏现象 |
4.3.2 应力—应变曲线 |
4.4 腐蚀钢材力学性能预测模型 |
4.4.1 腐蚀钢材抗拉极限承载力预测模型 |
4.4.2 腐蚀钢材屈服强度与极限强度预测模型 |
4.4.3 腐蚀钢材弹性模量预测模型 |
4.4.4 腐蚀钢材极限应变预测模型 |
4.4.5 腐蚀钢材断后伸长率预测模型 |
4.4.6 腐蚀钢材力学性能预测模型国内外研究结果比较 |
4.5 腐蚀钢材时变应力—应变曲线 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 腐蚀钢构件承载力退化规律及设计方法 |
5.1 概述 |
5.2 腐蚀短柱轴心受压试验研究 |
5.2.1 短柱构件设计 |
5.2.2 点蚀深度和初始几何缺陷测量 |
5.2.3 短柱轴心受压试验 |
5.2.4 试验结果与分析 |
5.3 腐蚀长柱轴心受压试验研究 |
5.3.1 长柱构件设计 |
5.3.2 点蚀深度和初始几何缺陷测量 |
5.3.3 长柱轴心受压试验 |
5.3.4 试验结果与分析 |
5.4 有限元模型建立与验证 |
5.4.1 有限元模型建立 |
5.4.2 有限元结果与试验结果对比 |
5.5 腐蚀钢构件承载力退化规律与设计方法 |
5.5.1 腐蚀轴压板承载力退化规律 |
5.5.2 腐蚀轴压构件有限元参数化设计 |
5.5.3 均匀腐蚀轴压构件承载力退化规律 |
5.5.4 局部腐蚀轴压构件承载力退化规律 |
5.5.5 腐蚀轴压构件设计方法比较 |
5.6 腐蚀环境与应力耦合作用下钢构件承载力时变退化模型 |
5.6.1 均匀腐蚀轴压构件承载力时变退化模型 |
5.6.2 局部腐蚀轴压构件承载力时变退化模型 |
5.7 本章小结 |
参考文献 |
第六章 腐蚀环境下钢结构非线性时变可靠度分析 |
6.1 概述 |
6.2 时变可靠度计算方法 |
6.2.1 Monte Carlo方法 |
6.2.2 ANSYS/PDS随机有限元法 |
6.3 腐蚀钢构件非线性时变可靠度分析 |
6.3.1 腐蚀钢构件概况 |
6.3.2 非线性时变可靠度分析 |
6.4 窑尾预热器塔架非线性时变可靠度分析 |
6.4.1 窑尾预热器塔架工程概况 |
6.4.2 窑尾预热器塔架有限元模型建立 |
6.4.3 窑尾预热器塔架非线性时变可靠度和灵敏度分析 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 考虑腐蚀环境的钢结构全寿命性能化设计方法 |
7.1 概述 |
7.2 腐蚀钢结构全寿命性能化设计 |
7.2.1 全寿命设计指标 |
7.2.2 钢结构耐久性设计指标 |
7.2.3 钢结构腐蚀裕量设计建议值 |
7.2.4 “三水准”全寿命性能化设计方法 |
7.3 优化设计案例分析 |
7.3.1 优化设计目标 |
7.3.2 优化方案比较 |
7.4 本章小结 |
参考文献 |
第八章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 主要创新点 |
8.3 展望 |
攻读博士学位期间发表的学术成果 |
致谢 |
(7)钙质砂地基中桩基动力承载特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 钙质砂工程力学特性 |
1.2.2 钙质砂桩基工程问题 |
1.3 研究内容 |
1.3.1 动静荷载桩-钙质砂相互作用试验系统研制 |
1.3.2 竖向动荷载下钙质砂地基单桩承载特性研究 |
1.3.3 动荷载下桩周钙质砂动力响应特性研究 |
1.3.4 成桩过程桩-钙质砂相互作用动力响应特性试验 |
1.3.5 钙质砂桩基工程设计方法与施工技术探究 |
1.4 特色与创新之处 |
1.5 技术路线 |
第二章 动荷载下桩-钙质砂相互作用试验系统研制 |
2.1 动荷载桩-钙质砂相互作用过程 |
2.1.1 桩基荷载整体承载原理 |
2.1.2 桩-砂相互作用过程 |
2.2 桩-砂相互作用试验系统功能 |
2.2.1 试验系统总体目标 |
2.2.2 试验系统主要功能 |
2.2.3 试验系统研发过程 |
2.3 桩-砂相互作用试验系统模块 |
2.3.1 桩基模型试验部分 |
2.3.2 土工模拟试验部分 |
2.3.3 试验系统基本框架 |
2.3.4 动荷载下桩-钙质砂相互作用试验设计 |
2.3.5 桩-砂相互作用试验系统授权专利 |
2.4 本章小结 |
第三章 动荷载桩-钙质砂相互作用模型试验研究 |
3.1 桩基模型试验设计 |
3.1.1 相似理论介绍 |
3.1.2 动荷载钙质砂单桩模型试验方案 |
3.1.3 多功能钙质砂桩基模型试验装置 |
3.1.4 试验装置施加荷载和试验数据情况 |
3.2 动荷载下钙质砂单桩模型试验结果 |
3.2.1 动荷载钙质砂单桩桩顶累积沉降 |
3.2.2 动荷载钙质砂单桩承载特性 |
3.2.3 动荷载钙质砂单桩模型试验机理分析 |
3.3 本章小结 |
第四章 动荷载下桩-钙质砂相互作用土工模拟研究 |
4.1 桩-钙质砂相互作用土工模拟试验设计 |
4.2 桩侧桩-砂界面土工模拟试验研究 |
4.2.1 桩侧钙质砂土体受力状态分析 |
4.2.2 桩侧钙质砂土工试验方案 |
4.2.3 桩侧桩-砂界面试验结果 |
4.2.4 桩侧桩-砂界面试验结果讨论与分析 |
4.3 动荷载下桩端桩-砂核心区土工模拟试验研究 |
4.3.1 桩端钙质砂土体受力状态分析 |
4.3.2 桩端核心区桩-砂相互作用土工模拟试验装置 |
4.3.3 桩端钙质砂土体装样过程 |
4.3.4 桩端核心区钙质砂动力加载 |
4.3.5 动荷载下桩端桩-砂核心区土工模拟试验结果 |
4.4 桩周钙质砂颗粒土工模拟试验研究 |
4.4.1 桩周钙质砂颗粒形状分选 |
4.4.2 单颗粒强度试验过程 |
4.4.3 桩周钙质砂颗粒强度试验装置 |
4.4.4 钙质砂颗粒试验过程 |
4.4.5 桩周钙质砂颗粒土工模拟试验结果 |
4.4.6 模拟桩周钙质砂颗粒强度试验讨论与分析 |
4.4.7 模拟桩周钙质砂颗粒强度试验小结 |
4.5 桩周钙质砂颗粒破碎的无损测量试验研究 |
4.5.1 Hardin相对破碎率B_r分析 |
4.5.2 桩周钙质砂颗粒破碎分析 |
4.5.3 桩周钙质砂渗流法测定颗粒破碎 |
4.5.4 桩周钙质砂颗粒破碎的无损测量试验结果 |
4.6 本章小结 |
第五章 成桩过程桩-钙质砂相互作用研究 |
5.1 成桩过程中桩-钙质砂相互作用土工模拟试验研究 |
5.1.1 成桩过程桩-钙质砂相互作用土工模拟试验设计 |
5.1.2 成桩过程中桩端核心区桩-钙质砂相互作用试验 |
5.1.3 成桩过程中桩侧桩-砂界面强度及颗粒破碎试验 |
5.2 成桩过程桩周钙质砂土体动力响应试验研究 |
5.2.1 冲击荷载对桩端钙质砂压缩性试验 |
5.2.2 冲击能对桩端钙质砂砾颗粒级配影响 |
5.3 静高压荷载作用下钙质砂侧限压缩试验研究 |
5.3.1 粒径对桩端钙质砂压缩性和级配影响 |
5.3.2 颗粒形状对桩端钙质砂密度和压缩性的影响 |
5.3.3 不同形状桩端钙质砂侧限压缩试验结果 |
5.3.4 颗粒形状对桩端钙质砂压缩性试验结果讨论与分析 |
5.4 本章小结 |
第六章 钙质砂桩基设计方法与施工技术探究 |
6.1 桩基砂砾持力层设计 |
6.2 动静荷载桩基承载力计算分析 |
6.3 成桩工艺的选择和控制标准 |
6.4 桩基运行监测预测 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
(8)天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景和意义 |
1.1.1 南海天然气水合物成藏模式与分布特征 |
1.1.2 神狐海域地质及水合物矿藏特性 |
1.1.3 矿藏特性分析方法 |
1.2 天然气水合物岩心样品检测分析技术研究进展 |
1.2.1 国内外天然气水合物保真取样技术 |
1.2.2 现场岩心分析技术 |
1.3 本文研究内容及技术路线 |
2 船载水合物岩心声波探测系统与声学特性 |
2.1 船载保压岩心声波探测系统研发 |
2.1.1 船载对接方法 |
2.1.2 系统组成及功能实现 |
2.2 含水合物玻璃砂沉积物中的声波波速与衰减规律 |
2.2.1 声波探测基本原理 |
2.2.2 声波波速测量及衰减系数计算方法 |
2.2.3 水合物生成方式对声波波速的影响 |
2.2.4 气饱和含水合物沉积物中的声波衰减规律 |
2.2.5 水饱和含水合物沉积物中的声波衰减规律 |
2.2.6 水合物赋存类型预测 |
2.3 块状水合物堆积形态声波检测方法 |
2.3.1 主要结构及工作原理 |
2.3.2 定位与信号反演方法 |
2.3.3 堆积厚度校准与模拟堆积测量结果 |
2.4 本章小结 |
3 船载水合物岩心X射线CT探测系统与微观特性 |
3.1 X射线CT探测系统研发 |
3.1.1 船载探测系统的特殊要求 |
3.1.2 扫描方式的选取 |
3.1.3 岩心夹持装置 |
3.2 基于孔隙网络模型的渗流模拟和计算 |
3.2.1 南海水合物储层沉积物CT扫描与图像处理 |
3.2.2 微观孔隙参数提取 |
3.2.3 基于孔隙网络模型的气水两相渗流特性分析 |
3.3 本章小结 |
4 船载水合物岩心三轴试验系统与力学特性 |
4.1 三轴试验系统研发 |
4.1.1 主机系统布局 |
4.1.2 转移系统研发 |
4.2 转移方案与实施步骤 |
4.2.1 从储样器至转移装置 |
4.2.2 从转移装置至三轴装置 |
4.3 天然气水合物岩心力学强度及变形特性 |
4.3.1 应力应变曲线 |
4.3.2 埋深影响 |
4.3.3 饱和度影响 |
4.4 本章小结 |
5 南海天然气水合物沉积物储层分析与评价 |
5.1 船载实验室整体布局与测试方法 |
5.1.1 船载实验室整体布局 |
5.1.2 南海沉积物岩心水合物饱和度预测方法 |
5.2 南海天然气水合物岩心样品分析流程 |
5.2.1 非保真样品分析流程 |
5.2.2 保真样品分析流程 |
5.3 南海天然气水合物岩心样品现场分析与评价 |
5.3.1 孔隙含水率 |
5.3.2 分解气 |
5.3.3 沉积物颗粒 |
5.3.4 水合物稳定带 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)动冰荷载作用下渤海海域桥梁结构反应分析和安全评估方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 冰荷载研究进展 |
1.2.2 冰激结构振动研究进展 |
1.2.3 结构疲劳损伤分析研究进展 |
1.2.4 车-桥耦合振动及行车安全研究进展 |
1.3 本文研究内容 |
2 直立海洋宽结构随机冰力过程模拟研究 |
2.1 引言 |
2.2 随机冰力谱模型 |
2.2.1 渤海系泊墩MDP2冰力测量简介 |
2.2.2 局部冰力 |
2.2.3 冰力自谱密度函数 |
2.2.4 冰力互谱密度函数 |
2.3 有效冰压 |
2.3.1 有效冰压公式 |
2.3.2 有效冰压验证 |
2.4 总冰力随机过程模拟 |
2.4.1 总冰力谱 |
2.4.2 总冰力时程 |
2.4.3 总冰力模拟步骤 |
2.5 总冰力验证 |
2.5.1 Norstr(?)msground灯塔冰力测量简介 |
2.5.2 Norstr(?)msground灯塔有效冰压验证 |
2.5.3 Norstr(?)msground灯塔总冰力验证 |
2.6 极值冰力的统计特征 |
2.7 本章小结 |
3 冰激结构自激振动模拟方法研究 |
3.1 引言 |
3.2 冰的力学特性 |
3.2.1 冰挤压强度-应力速率非线性关系 |
3.2.2 冰刚度 |
3.2.3 冰挤压破坏断裂长度 |
3.3 负阻尼效应 |
3.4 冰激结构自激振动模拟方法 |
3.5 基于室内模型试验的冰激振动分析 |
3.5.1 室内模型试验简介 |
3.5.2 频率锁定现象 |
3.5.3 位移分析 |
3.5.4 冰力分析 |
3.6 基于现场实测结构的冰激振动分析 |
3.6.1 现场实测结构冰力测量简介 |
3.6.2 现场实测结构冰激振动分析 |
3.7 本章小结 |
4 动冰荷载作用下渤海海域桥梁结构反应分析 |
4.1 引言 |
4.2 动冰荷载作用下桥梁结构反应分析模型 |
4.2.1 动水作用 |
4.2.2 地基作用 |
4.2.3 动冰荷载作用 |
4.2.4 动冰荷载作用下桥梁结构动力计算模型 |
4.3 随机冰力作用下桥梁结构随机振动反应分析 |
4.3.1 土体强度的影响 |
4.3.2 水深的影响 |
4.4 自激冰力作用下桥梁结构稳态振动分析 |
4.4.1 冰力分析 |
4.4.2 位移分析 |
4.5 本章小结 |
5 随机冰力作用下桥梁结构疲劳损伤评估 |
5.1 引言 |
5.2 结构疲劳损伤评估方法 |
5.2.1 时域疲劳损伤评估方法 |
5.2.2 雨流计数法 |
5.2.3 S-N曲线 |
5.2.4 累积疲劳损伤指标 |
5.3 基于联合概率分布的随机冰力模拟 |
5.3.1 渤海冰参数的概率密度 |
5.3.2 冰参数的联合概率分布及随机冰力 |
5.4 随机冰力作用下桥梁结构疲劳损伤分析 |
5.4.1 算例工况 |
5.4.2 土体强度的影响 |
5.4.3 水深的影响 |
5.5 本章小结 |
6 自激冰力作用下桥上行车安全评估 |
6.1 引言 |
6.2 车-桥耦合振动系统 |
6.2.1 车-桥耦合动力方程 |
6.2.2 罚函数法 |
6.2.3 时间积分法 |
6.3 自激冰力作用下车-桥耦合动力分析框架 |
6.3.1 车辆模型 |
6.3.2 桥梁模型 |
6.3.3 路面粗糙度 |
6.3.4 自激冰力 |
6.3.5 车-桥-冰相互作用系统动力方程 |
6.4 自激冰力作用下车-桥耦合振动分析 |
6.4.1 桥梁结构振动反应 |
6.4.2 车辆振动反应 |
6.5 自激冰力作用下桥上行车安全性分析 |
6.5.1 车速的影响 |
6.5.2 冰挤压强度的影响 |
6.6 自激冰力作用下桥上行车舒适性分析 |
6.6.1 行车舒适度评价方法 |
6.6.2 行车舒适度计算算例 |
6.6.3 冰挤压强度的影响 |
6.6.4 车速的影响 |
6.6.5 基于旧规范ISO 2631/1 (1978)的行车舒适度评价 |
6.7 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(10)基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 海冰基本物理与力学特性 |
1.2.1 海冰类型 |
1.2.2 海冰物理特性 |
1.2.3 海冰力学特性 |
1.3 船-冰作用冰载荷预报研究的主要挑战 |
1.3.1 海冰复杂材料特性 |
1.3.2 合理的海冰失效模式 |
1.3.3 船-冰作用场景中的冰失效与冰载荷 |
1.4 冰与船-冰作用国内外研究现状 |
1.4.1 实验研究 |
1.4.2 数值模拟 |
1.5 本文研究内容与创新点 |
1.5.1 主要工作 |
1.5.2 本文创新点 |
第2章 应用于海冰压溃的非线性粘弹塑性冰材料模型 |
2.1 引言 |
2.2 粘弹性理论与海冰粘弹性行为 |
2.2.1 线性粘弹性理论 |
2.2.2 海冰非线性粘弹性行为 |
2.3 海冰非线性粘弹性材料模型 |
2.3.1 基本假设与张量分解 |
2.3.2 非线性粘弹性模型 |
2.4 海冰非线性粘弹塑性材料模型 |
2.4.1 模型屈服准则与失效准则 |
2.4.2 非线性粘弹塑性材料模型 |
2.5 粘弹塑性模型的数值程序编制 |
2.5.1 基于中心差分的三维模型数值实现 |
2.5.2 基于半隐式图形返回算法的塑性修正 |
2.5.3 模型嵌入LS-DYNA子程序 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于有限元的冰连续性压缩特性数值研究 |
3.1 引言 |
3.2 粘弹性模型数值程序验证 |
3.3 冰三轴应力下恒应变率实验的数值模拟 |
3.3.1 恒应变率实验描述 |
3.3.2 数值模型与参数 |
3.3.3 相同温度、不同应变率和围压对冰强度的影响 |
3.3.4 相同围压、不同温度和应变率对冰强度的影响 |
3.3.5 相同温度、不同孔隙率对冰单轴强度的影响 |
3.4 冰三轴应力下蠕变实验的数值模拟 |
3.4.1 蠕变实验描述 |
3.4.2 数值模型与参数 |
3.4.3 数值模拟结果与实验对比分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于有限元的冰山压溃失效模拟与冰载荷研究 |
4.1 引言 |
4.2 海冰碰撞压溃失效机理 |
4.3 粘弹塑性模型数值程序验证 |
4.4 压痕实验的数值模拟 |
4.4.1 压痕实验描述 |
4.4.2 有限元模型与参数 |
4.4.3 冰载荷与压力-面积曲线的数值和实验对比 |
4.4.4 静水应力、最大主应力与有效塑性应变分析 |
4.5 球形冰和刚板的碰撞模拟 |
4.5.1 数值模型与参数 |
4.5.2 冰载荷与压力-面积曲线分析 |
4.5.3 静水应力与有效塑性应变分析 |
4.6 压痕实验与球形冰-刚板碰撞对比 |
4.7 本章小结 |
第5章 基于扩展有限元法的层冰裂纹模拟方法 |
5.1 引言 |
5.2 扩展有限元法概述 |
5.2.1 扩展有限元法基本理论 |
5.2.2 内聚力模型的理论基础 |
5.2.3 内聚力模型在扩展有限元中的应用 |
5.3 层冰断裂问题的扩展有限元模型 |
5.3.1 层冰体单元材料模型 |
5.3.2 裂纹初始与扩展准则 |
5.3.3 船-层冰接触计算方法 |
5.4 本章小结 |
第6章 应用扩展有限元的层冰碰撞断裂失效模拟与冰载荷研究 |
6.1 引言 |
6.2 层冰断裂失效过程与机理 |
6.3 基于扩展有限元的船-层冰碰撞实地测试与数值模型 |
6.3.1 登陆艇艇艏与层冰碰撞实地测试 |
6.3.2 有限元模型与材料模型参数设置 |
6.3.3 网格敏感性研究 |
6.4 层冰弯断过程分析 |
6.4.1 弯断裂纹的初始与扩展 |
6.4.2 弯断冰载荷与层冰变形 |
6.4.3 层冰应力分析 |
6.5 层冰劈裂过程分析 |
6.5.1 劈裂裂纹的初始与扩展 |
6.5.2 层冰变形与应力分析 |
6.6 弯断裂纹和劈裂裂纹同时出现 |
6.7 不同碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂和冰载荷的影响 |
6.7.1 不同碰撞角度和速度下的数值模拟与实验对比 |
6.7.2 碰撞速度和艇艏倾角对层冰变形与应力的影响 |
6.7.3 碰撞速度和艇艏倾角对断裂模式的影响 |
6.8 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 研究展望 |
附录 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
四、海洋平台现场动态应力测试(论文参考文献)
- [1]基于数字孪生的SYMS铰节点健康管理研究[D]. 常进云. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]湍流测仪器的关键技术研究[D]. 郝聪聪. 中北大学, 2021(01)
- [3]基于分布式光纤的海洋平台结构裂纹监测研究[D]. 辛承祖. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]波浪荷载作用下海底滑坡触发机制及运移特征研究[D]. 高上. 山东大学, 2021(09)
- [5]中国桥梁工程学术研究综述·2021[J]. Editorial Department of China Journal of Highway and Transport;. 中国公路学报, 2021(02)
- [6]腐蚀环境下基于全寿命设计需求与时变可靠度的钢结构性能退化规律研究[D]. 陈尧. 东南大学, 2021(02)
- [7]钙质砂地基中桩基动力承载特性研究[D]. 王帅. 武汉科技大学, 2020(01)
- [8]天然气水合物岩心船载检测系统与样品分析方法研究[D]. 李星泊. 大连理工大学, 2020(01)
- [9]动冰荷载作用下渤海海域桥梁结构反应分析和安全评估方法研究[D]. 吴甜宇. 大连理工大学, 2020(01)
- [10]基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究[D]. 徐莹. 上海交通大学, 2020(01)