船舶与桥梁结构防撞消能器碰撞非线性有限元数值仿真研究

2012-05-09伍建强李德慧

铁道标准设计 2012年10期

关键词：船舶有限元桥梁

伍建强,丁青,李德慧,邓磊

(江西省交通科学研究院,南昌 330038)

船舶与桥梁结构防撞消能器碰撞非线性有限元数值仿真研究

伍建强,丁青,李德慧,邓磊

(江西省交通科学研究院,南昌 330038)

船桥碰撞是在巨大碰撞荷载作用下的一种复杂的非线性动态响应过程。非线性有限元技术能够较好地解决船桥碰撞问题。简述该技术的基本原理,以碰撞仿真的基本理论为基础,数值仿真模拟船舶与桥梁结构防撞消能器进行正向碰撞过程,并对碰撞过程中的碰撞力演化、能量转化和防撞消能器的塑性变形的整个时间历程进行详细描述和全面细致的仿真模拟。非线性有限元技术比传统的准静态理论提供更为精确的结果。所提供的防撞消能器的塑性变形(即撞击深度)对设计有重要参考价值。

船桥碰撞;非线性有限元;防撞消能器;塑性变形

随着交通运输事业的不断发展,船舶、汽车和火车交通量增大,因受船舶撞击而诱发的桥梁垮塌事件正在日益增多。资料统计表明,最近10余年来,世界上发生的船舶撞墩毁桥的重大事故就已超过100余起,图1列出了桥梁结构撞毁事件的几个例子。这类事件往往造成桥塌、船沉、人亡和水陆运输干线长期中断的严重后果。重建桥梁和疏通航道的费用十分惊人。因此,预防桥梁免遭船舶撞击这一问题已成为具有广泛意义的国际性课题,日益引起各国政府、学者和工程界的关注[1,2]。