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航道碎冰条件下极地船舶冰压力分布特性研究

中国舰船研究 2023年

作者：黄家煜周利刘仁伟丁仕风上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院江苏科技大学船舶与海洋工程学院

【目的】为了研究船舶与碎冰作用过程中船体冰压力分布情况，对极地船舶在航道碎冰条件下进行数值模拟分析。【方法】采用离散元法对船舶和碎冰进行建模，假设碎冰是由理想的二维圆盘构成，考虑海流对碎冰单元的浮力、拖曳力以及附加质... 详细信息

【目的】为了研究船舶与碎冰作用过程中船体冰压力分布情况，对极地船舶在航道碎冰条件下进行数值模拟分析。【方法】采用离散元法对船舶和碎冰进行建模，假设碎冰是由理想的二维圆盘构成，考虑海流对碎冰单元的浮力、拖曳力以及附加质量的影响。利用MT Uikku号冰水池模型试验结果对数值模型进行验证，对比分析不同航速和冰况对船体区域冰压力的影响。【结果】结果表明，船舶在航道碎冰中运动时，冰载荷主要集中在船首，在不同冰况和航速对比分析下，船首区域的冰压力随着冰厚、航速以及碎冰密集度的增加而增大，其中冰厚是影响冰压力幅值最大的因素。不同冰况和航速条件下对比分析显示，碎冰区航行船舶首部区域冰压力影响最大，船首过渡区冰压力影响显著。【结论】该数值分析方法可为极地船舶安全航行和结构设计提供一定的参考。

关键词：离散元方法碎冰冰载荷冰压力

冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

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船舶力学 2021年第4期25卷 453-461页

作者：刘璐曹晶张志刚季顺迎大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 中国船级社上海规范研究所上海200135

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息。本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大... 详细信息

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息。本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小。在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性。通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力。为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力。计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7%~18.1%之间。本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息。

关键词：船体结构离散元方法冰载荷冰压力 GPU并行计算

基于断裂力学的水库冰板挤压破坏冰压力计算方法

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水利水电科技进展 2013年第3期33卷 10-13页

作者：邢怀念刘增利李洪升大连理工大学工程力学系辽宁大连116023

为了给寒区水库护坡抗冰冻设计提供依据,以冰板为研究对象,考虑冰板的破坏特征、性质及冰板形成过程中存在的大量缺陷,应用断裂力学理论研究冰板的挤压破坏极限应力,据此确立冰压力的计算方法。算例计算结果表明:冰板挤压破坏具有脆性特... 详细信息

为了给寒区水库护坡抗冰冻设计提供依据,以冰板为研究对象,考虑冰板的破坏特征、性质及冰板形成过程中存在的大量缺陷,应用断裂力学理论研究冰板的挤压破坏极限应力,据此确立冰压力的计算方法。算例计算结果表明:冰板挤压破坏具有脆性特征,冰压力随着冰厚的增加而增大;在冰厚相同条件下,冰压力计算值与标准值和实测值基本吻合;冰压力计算公式能够反映冰压力形成过程的物理本质,符合实际情况。

关键词：冰压力水库冰板挤压破坏断裂力学

河冰对桥墩作用的冰荷载计算方法(Ⅱ)——冰压力计算公式

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自然灾害学报 2002年第4期11卷 112-118页

作者：陆钦年段忠东欧进萍汪振铠哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090 黑龙江省公路勘测设计院黑龙江哈尔滨150080

在松花江河冰力学性能试验和流冰动压力测量的基础上,回顾了国内外目前有关冰-结构相互作用与冰荷载计算的主要方法和公式,并通过黑龙江省流冰长期观测数据的统计分析,提出了适合我国国情的冰荷载计算方法,可供工程部门参考使用。

关键词：冰压力河冰冰荷载冰-结构相互作用桥墩松花江

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基于双光纤光栅的冰压力传感器研究

实验力学 2006年第5期21卷 655-660页

作者：周智兰春光欧进萍哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

冰压力是高纬度地区结构的重要荷载,然而传统的基于电阻应变计开发的冰压力传感装置在稳定性与耐久性上遇到难以跨越的难题。光纤光栅是目前在智能材料系统与结构健康监测研究与应用最为广泛的敏感材料之一,具有分布式绝对测量、抗腐蚀... 详细信息

冰压力是高纬度地区结构的重要荷载,然而传统的基于电阻应变计开发的冰压力传感装置在稳定性与耐久性上遇到难以跨越的难题。光纤光栅是目前在智能材料系统与结构健康监测研究与应用最为广泛的敏感材料之一,具有分布式绝对测量、抗腐蚀能力强等优点。本文基于双光纤光栅应变测量原理,考虑冰压力测试装置的环境条件,设计开发出冰压力传感装置,详细推导和试验验证了该装置的传感特性,并将试验与理论结果进行了对比。研究结果表明该装置具有温度自补偿、测量值与荷载作用点无关、线性度和重复性好、精度较高等优点,具有良好的应用前景。

关键词：结构健康监测光纤光栅冰压力传感器温度自补偿

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冰压力计算的若干问题

公路 1990年第10期35卷 29-33页

作者：汪振铠黑龙江省公路设计院

新颁布的《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-85)(以下简称新规范),除对冰荷载的属类及其组合进行了修改和调整外,又对冰压力的计算问题增加了某些新的内容和要求。本文就新规范中有关冰压力的计算问题,结合国内外有关资料作一简述,供参... 详细信息

新颁布的《公路桥涵设计通用规范》(JTJ021-85)(以下简称新规范),除对冰荷载的属类及其组合进行了修改和调整外,又对冰压力的计算问题增加了某些新的内容和要求。本文就新规范中有关冰压力的计算问题,结合国内外有关资料作一简述,供参考。一、冰压力计算基本资料的确定进行冰压力计算之前。

关键词：冰压力计算桥梁设计

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平原水库静冰压力推坡计算

力学与实践 1992年第4期14卷 29-32页

作者：李洪升曹富新杨春秋大连理工大学工程力学系 116023

本文进行了冰压力推坡计算研究,即在冰推力下,堤坝护坡结构强度校核问题,采用不同方法计算了冰压力的推坡作用,给出了计算实例.

关键词：平原水库冰压力推坡计算护坡结构强度

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寒冷地区冰压力作用下桥梁垮塌结构分析

公路 2013年第7期58卷 107-113页

作者：王岩松吉林省高等级公路建设局长春市130021

针对目前桥梁工程领域有关冰压力作用形态及对水下基础结构设计与施工影响的系统性研究较少的现状,结合我国北方寒冷地区混凝土桥梁实际应用存在的问题,从冰压力作用性能、作用状态的分类入手,对我国桥梁设计规范和国外,尤其是前苏联设... 详细信息

针对目前桥梁工程领域有关冰压力作用形态及对水下基础结构设计与施工影响的系统性研究较少的现状,结合我国北方寒冷地区混凝土桥梁实际应用存在的问题,从冰压力作用性能、作用状态的分类入手,对我国桥梁设计规范和国外,尤其是前苏联设计规范关于冰压力的计算分析进行了论述分析。寒冷地区有凌汛河流上的桥梁,基于冰压力作用下结构分析结果,可以推导出,冰压力荷载计算控制着桥墩基础的设计,必备的结构配筋是冰压力作用下保证结构安全的有效措施。

关键词：桥梁工程寒冷地区冰压力垮塌结构抗裂分析

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冰压力对太平哨大坝闸门和闸墩的影响与破坏

大坝与安全 2003年第3期17卷 31-33页

作者：宋恩来国家电力公司东北公司沈阳110006

太平哨大坝由于静冰压力的作用,使闸门多次上抬开启和弯曲变形,并在闸墩侧面发现垂直裂缝,已影响大坝安全运行,进行补强加固和采取防冰措施。

关键词：冰压力闸门开启弯曲变形闸墩裂缝防冰加固