深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性的大變形有限元研究
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- 作者：趙燕兵 著
- 出版時(shí)間：2020/6/1
- ISBN：9787517087090
- 出 版 社：中國(guó)水利水電出版社
- 中圖法分類：U675.922
- 頁(yè)碼：149
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16開
《深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性的大變形有限元研究》利用大變形有限元分析方法耦合的歐拉一拉格朗日法，重點(diǎn)研究了樁錨、拖曳錨、重力貫入錨的安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性。
《深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性的大變形有限元研究》共分為9章，包括緒論、大變形有限元分析方法、系泊／安裝纜繩在海床中的輸力和變形規(guī)律、樁錨在海床中的承載特性及破壞模式、拖曳錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理、拖曳效應(yīng)對(duì)拖曳錨運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理的影響、重力貫入錨在海床中的安裝特性和貫人機(jī)理、重力貫入錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性、考慮纜繩影響的深水錨運(yùn)動(dòng)行為的高效數(shù)值分析模型。
《深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性的大變形有限元研究》可供海洋工程、巖土工程、土木工程和水利工程等領(lǐng)域的教師、研究生及工程技術(shù)人員參考。
深水錨是深水系泊系統(tǒng)的核心組成，是海洋空間利用和海洋資源開發(fā)邁向深海的一大瓶頸。隨著新概念和新技術(shù)在深水系泊領(lǐng)域的不斷涌現(xiàn)和發(fā)展，深水錨在海床中的運(yùn)動(dòng)行為變得更為復(fù)雜，這給既有的分析方法帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。對(duì)深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性開展研究，是深海錨固技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)，也是深海工程尤其是海洋巖土工程科學(xué)的重要內(nèi)容。
深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致海床土發(fā)生極大變形，傳統(tǒng)的有限元分析方法已不再適用。作者通過(guò)博士及博士后階段的探索和研究，基于大變形有限元分析方法耦合的歐拉一拉格朗日（CEL）法，建立起系泊／安裝纜繩一錨固結(jié)構(gòu)一海床耦合作用的大變形有限元分析框架，能夠有效分析深水錨的安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性。
全書共分9章：第1章介紹了系泊系統(tǒng)、系泊／安裝纜繩、錨固結(jié)構(gòu)的研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀；第2章介紹了目前常用的大變形有限元分析方法；第3章介紹了系泊／安裝纜繩在海床中的輸力和變形規(guī)律；第4章介紹了樁錨在海床中的承載特性及破壞模式；第5章介紹了拖曳錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理；第6章介紹了拖曳效應(yīng)對(duì)拖曳錨運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理的影響；第7章介紹了重力貫入錨在海床中的安裝特性和貫入機(jī)理；第8章介紹了重力貫入錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性；第9章介紹了考慮纜繩影響的深水錨運(yùn)動(dòng)行為的高效數(shù)值分析模型。
感謝研究生李培冬、徐奎、劉孟源、李洲、彭勁淞對(duì)深水錨安裝、承載及運(yùn)動(dòng)特性大變形有限元研究做出的貢獻(xiàn)；感謝研究生李澤瑩對(duì)本書的文字進(jìn)行了校核。
前言
第1章 緒論
1．1 系泊系統(tǒng)
1．2 系泊／安裝纜繩
1．2．1 反懸鏈特性
1．2．2 三維構(gòu)形
1．3 錨固結(jié)構(gòu)
1．3．1 樁錨
1．3．2 拖曳錨
1．3．3 重力貫入錨
第2章 大變形有限元分析方法
2．1 任意的拉格朗日-歐拉（ALE）法
2．2 基于小變形模型的網(wǎng)格重劃分和插值（RITSS）法
2．3 耦合的歐拉-拉格朗日（CEL）法
2．4 RITSS法與CEL法的對(duì)比分析
2．4．1 算例
2．4．2 RITSS法的實(shí)現(xiàn)
2．4．3 CEL法的實(shí)現(xiàn)
2．4．4 結(jié)果分析
2．4．5 土體流動(dòng)機(jī)制
2．4．6 小結(jié)與討論
第3章 系泊／安裝纜繩在海床中的輸力和變形規(guī)律
3．1 纜繩模擬技術(shù)及模型考察
3．1．1 纜繩的模擬及建模
3．1．2 網(wǎng)格密度和拖曳速度的影響
3．2 嵌入纜反懸鏈特性的驗(yàn)證和研究
3．2．1 系纜點(diǎn)處系纜力的驗(yàn)證
3．2．2 嵌入纜反懸鏈形態(tài)的驗(yàn)證
3．2．3 嵌入點(diǎn)處纜繩張力的驗(yàn)證
3．3 參數(shù)考察與分析
3．3．1 摩擦系數(shù)的影響
3．3．2 初始下嵌深度的影響
3．3．3 土體容重的影響
3．4 錨固結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中嵌入纜的變形及輸力規(guī)律
3．4．1 數(shù)值模型及計(jì)算結(jié)果
3．4．2 初始系泊角的影響
3．4．3 土體應(yīng)變率及應(yīng)變軟化的影響
3．5 嵌入纜的三維構(gòu)形模擬
第4章 樁錨在海床中的承載特性及破壞模式
4．1 數(shù)值模型及驗(yàn)證
4．1．1 數(shù)值模型
4．1．2 模型驗(yàn)證
4．1．3 荷載作用方向和長(zhǎng)徑比的影響
4．2 理論模型
4．2．1 樁錨的力學(xué)模型
4．2．2 破壞方向及承載力的求解
4．2．3 最佳系纜點(diǎn)的求解
4．3 大變形有限元模型與理論模型的對(duì)比分析
4．3．1 最佳系纜點(diǎn)
4．3．2 破壞模式及承載力
4．3．3 最佳系纜點(diǎn)與樁頂處承載力對(duì)比
第5章 拖曳錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理
5．1 數(shù)值建模及考察
5．1．1 數(shù)值模型
5．1．2 網(wǎng)格密度、土體尺寸和拖曳速度的影響
5．1．3 對(duì)比考察
5．2 錨板截面形狀對(duì)錨的運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理的影響
5．2．1 對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的影響
5．2．2 對(duì)拖曳角的影響
5．2．3 對(duì)系纜點(diǎn)處拖曳力的影響
5．2．4 對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的影響
5．3 拖曳錨安裝過(guò)程中土體的流動(dòng)機(jī)制
5．4 極限嵌入深度的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式
第6章 拖曳效應(yīng)對(duì)拖曳錨運(yùn)動(dòng)特性和嵌入機(jī)理的影響
6．1 數(shù)值建模及工況設(shè)計(jì)
6．2 拖曳速度的影響
6．2．1 拖曳速度對(duì)錨嵌入行為的影響
6．2．2 拖曳力與拖曳速度之間的關(guān)系
6．3 安裝纜繩直徑的影響
6．4 拖曳角的影響
6．5 安裝纜繩長(zhǎng)度的影響
6．5．1 對(duì)拖曳錨嵌入行為的影響
6．5．2 極限嵌入深度
6．5．3 臨界纜長(zhǎng)
6．6 土體強(qiáng)度的影響
第7章 重力貫入錨在海床中的安裝特性和貫入機(jī)理
7．1 數(shù)值模型及驗(yàn)證
7．1．1 數(shù)值模型
7．1．2 模型驗(yàn)證
7．2 數(shù)值結(jié)果分析
7．3 修正的能量分析模型
第8章 重力貫入錨在海床中的運(yùn)動(dòng)特性
8．1 關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證
8．1．1 水中纜繩的模擬
8．1．2 旋轉(zhuǎn)行為的驗(yàn)證
8．2 與塑性分析模型對(duì)比
8．3 算例分析
第9章 考慮纜繩影響的深水錨運(yùn)動(dòng)行為的高效數(shù)值分析模型
9．1 將纜繩的影響嵌入CEL法
9．1．1 纜繩方程
9．1．2 子程序VUAMP
9．1．3 計(jì)算流程
9．2 標(biāo)準(zhǔn)算例（拖曳錨安裝）
9．2．1 控制時(shí)間間隔和荷載增量的影響
9．2．2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析
9．3 吸力嵌入式板錨（SEPLA）旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過(guò)程的模擬
9．3．1 控制速度和摩擦系數(shù)的影響
9．3．2 與Song等[164]的計(jì)算結(jié)果對(duì)比
9．3．3 與Wei等[147]的計(jì)算結(jié)果對(duì)比
9．4 OMNI-Max錨運(yùn)動(dòng)行為的研究
9．4．1 控制速度的影響
9．4．2 參數(shù)考察
9．4．3 錨運(yùn)動(dòng)過(guò)程中土體的流動(dòng)機(jī)制
9．5 錨旋轉(zhuǎn)行為的經(jīng)驗(yàn)公式
附錄A 嵌入纜反懸鏈形態(tài)的數(shù)值積分解
參考文獻(xiàn)
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