基于LS-DYNA海底悬空管道动力响应分析

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LS-DYNA软件对某半潜式海洋平台发生碰撞的分析

ｇＹｉｓｇｏｏｄ，ｔｈａｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｋｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｖｅｒｙｆｅｗ，ｔｈａｔｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｗｅａｋ，ａｎｄｔｈａｔｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｒｉｎｇｒｉｂｓｉｎｔｈｅｃｏｌｕｍｎｉｓｅａｓｉｅｒｔｏｄｅｓｔｒｏｙｔｈａｎｉｎｉｎｔｅｒ — ｃｏｓｔａｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎ．ｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓｔｈｅｎｅｅｄｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｐｌａｔｅｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＳ — ＤＹＮＡ；ｓｔａｂｌｅｃｏｌｕｍｎｐｌａｔｆｏｒｍ；ｃｒａｃｋ；ｍａｔｅｒｉａｌｃｒａｃｋ
ｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｈｉｐａｎｄｏｃｅａｎｐｌａｔｆｏｒｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｎａｃ —

海底管道环境响应的数值模拟和分析

海底管道环境响应的数值模拟和分析第一章：引言海底油气管道与海洋环境的相互作用关系是人们近些年来关注的话题之一，其中对海洋环境响应的数值模拟和分析是研究的重点。

海底管道所处的海洋环境是极端复杂的，水深、海流、波浪、海水温度、盐度均是影响海底管道环境响应的关键因素。

海底管道的失效可能导致油气泄漏甚至爆炸，对环境和人类生命财产造成严重影响。

因此，研究海底管道环境响应的数值模拟和分析对于确保海底油气管道的安全和稳定运行具有重要的意义。

第二章：海底管道环境特征目前，海底管道所处的海洋环境是极端复杂的，主要表现在以下几个方面：1. 水深：海底管道所处的海洋水深是影响海底管道环境响应的一个重要因素。

水深越深，水压越大，对海底管道的压力影响越明显。

2. 海流：海底管道所处的海洋环境中海流是一个十分复杂的物理过程。

海流的剪切流会给管道带来弯曲和振动的变形；同时，海流也将散布介质（泥沙、生物和底质）输送至海底管道，对管道的磨损和腐蚀产生影响。

3. 波浪：海底管道所处的海洋环境中波浪是一个强烈的力量。

波浪会对管道产生冲击力，不仅会导致管道弯曲变形，而且还会磨损管道表面，甚至导致管道的破坏和断裂。

4. 海水温度和盐度：海水温度和盐度对海底管道的腐蚀和生物附着有着重要的影响。

海水的温度、盐度变化会对海底管道造成相应的应力、腐蚀、生物附着和水化反应的影响。

第三章：海底管道环境响应的数值模拟海底管道环境响应的数值模拟是一种比较常用的研究手段。

它通过数学模型和计算机仿真来模拟海底管道受到各种环境载荷作用后对管道的响应情况。

常见的数值模拟方法有有限元法、有限体积法以及边界元法。

1. 有限元法有限元法是一种常见的数值模拟方法。

它将管道抽象成由多个小单元组成的结构体系，通过节点连接单元，然后通过求解结构体系中的节点位移、应力和应变等信息，来分析管道受到不同载荷作用后响应的情况。

2. 有限体积法有限体积法是一种数值计算方法，在求解流体力学问题时尤为常见。

ls-dyna ale案例

ls-dyna ale案例
以下是一些使用LS-DYNA进行ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）分析的案例：
1. 安全气囊部署分析：使用ALE方法来模拟汽车碰撞过程中，安全气囊部署的动态行为。

该分析可以帮助设计人员评估安全气囊系统的效能和响应时间。

2. 水下爆炸模拟：利用ALE方法来模拟水下爆炸过程中水和
空气的相互作用。

通过这种分析，可以评估爆炸对周围环境的影响，以及结构物的强度和稳定性。

3. 钣金成形分析：使用ALE方法来模拟钣金成形过程中的变
形和应力分布。

这种分析可以帮助钣金制造商优化工艺参数，从而减少材料的浪费和成本。

4. 水淹入船体模拟：使用ALE方法来模拟船体在水中沉没过
程中的动态行为。

这种分析可以帮助设计人员评估船体结构的稳定性和强度，以及确定适当的救援和安全措施。

5. 冶金过程模拟：使用ALE方法来模拟冶金过程中的液态金
属流动和固化过程。

这种分析可以帮助冶金工程师优化金属铸造过程，增加产品质量和生产效率。

这些案例只是LS-DYNA在ALE分析方面的一部分应用示例，LS-DYNA还可以用于各种其他领域的分析，如汽车碰撞、爆炸、结构动力学、破裂和破碎等。

基于ANSYS_LS_DYNA的返回舱海面撞水动力研究

2382计算机测量与控制.2010.18(10) Computer Measurement &Control设计与应用中华测控网收稿日期:2010-03-31; 修回日期:2010-05-08。

作者简介:王永虎(1974-),男,山东烟台人,博士,讲师,主要从事航空安全与故障诊断、飞行性能和品质监控方面的研究。

文章编号:1671-4598(2010)10-2382-03 中图分类号:T P391文献标识码:A基于ANSYS/LS-DYNA 的返回舱海面撞水动力研究王永虎1,叶露1,魏兆宇2(1.中国民航飞行学院,四川广汉 618307; 2.西北工业大学航海学院,陕西西安 710072)摘要:在理论分析刚形体垂直撞水动力特性的基础上,分别推导出基于von Karman 理论和通用Wagner 理论的圆球底返回舱撞水冲击过载公式,然后借助ANSYS/LS -DYNA 动力显式程序中ALE 算法的优势,进行返回舱海面垂直撞水动力数值仿真;针对数值仿真结果和理论分析预报结果的比较分析来验证数值仿真的可行性,同时给出数值计算弹性体模型垂直撞水的撞水冲击过载;结果表明:采用ANS YS /LS-DYNA 的ALE 算法可以有效地数值模拟返回舱撞水动力特性,为进一步控制返回舱海面回收以及数值分析撞水动力特性提供有力的技术支持,且大大节约了试验经费。

关键词:返回舱;撞水;动力特性;ANSYS/LS-DYNAWater Impacting Study on a Recovery Module during SeaLanding Based on ANSYS/LS -DYNAWang Yong hu 1,Ye Lu 1,Wang Shengw u 2,W ei Zhaoy u 2(1.Civ il Av iation Flight U niv ersity of China,G uanghan 618307,China;2.Co llege of M arine,No rthw ester n P olytechnica l U niver sity,Xi an 710072,China)Abstract:In ord er to investigate nu merical sim ulation of a recovery m odu le s dynamic ch araceristic during its w ater im pact,von Kar man-type and general Wagner-type overload formula are given using rigid pellet w ater impacting theory.Th e nu merical solution method of this study is b as ed on the ex plicit n on linear dynam ic finite element cod e-ANSYS/LS -DYNA.It particularly focuses on the strategy of th e application of the Eulerian-Lagrangian pen alty coupling algorithm and m ulti-material Eulerian formulation.And a flexib le m od el w hich floor is flexible structu re combin ed with the u pper rigid structure is adopted to compare the resultant n umerical s olutions and the theor etical solutions.Finally,conclu sions are sh owed that w ater impacting dynamic analysis of recovery module using ANSYS/LS -DYNA cod e are feasible.Itis helpfu l to sim ulate recovery module water im pactin g w ith a pitch angle and actuate control its w aterim pactin g practically.Key words :r ecovery m odule;w ater im pact;dynamic characteris tic;ANS YS /LS-DYNA0 引言自从上世纪20年代末水上飞机水面降落问题提出以来,结构物入水冲击的理论与试验研究开始得到了飞速发展,例如,水上飞机和宇宙飞船的水面着陆,卫星海面回收,空投雷弹入水冲击,船舶在风浪中的砰击和救生艇的海上抛落等。

地震激励下海底悬跨管道动力响应的数值分析

Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｒｅｅｌｙｓｐａｎｎｅｄｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｏｓｅｉｓｍｉｃｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ
ＺＥＮＧＬｅｉ１，ＸＩＡＯＹｕｎ－ｆｅｎｇ２，ＪＩＮＳｉ－ｑｉａｎ１，ＣＨＥＮＹｉ－ｇｕａｎｇ１，ＲＥＮＷｅｎ－ｔｉｎｇ１
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｅｌｙｓｐａｎｎｅｄｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ；ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ；ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｆｕｎｃｔｉｏｎ

在地震激励下，多维地震分量以及行波效应都容易使海底管道发生局部压溃，诱发屈曲传播，导致管线整体失效，海底管道在复杂荷载和特殊环境下的灾变过程和损伤机理日益受到重视［１－５］．海床复杂环境及波浪和海流等复杂荷载易导致海底管道悬空，悬空段与海水直接接触，其在不同工况下的工作性能一直是研究的热点．
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ４３４０２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵ－ｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｆｒｅｅｌｙｓｐａｎｎｅｄｓｕｂｍａｒｉｎｅｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｏｓｅｉｓｍｉｃｅｘｃｉ－

海底悬跨管道动力响应的试验研究和数值模拟

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收稿日期：2001-11-02；修改日期：2002-10-30 基金项目：辽宁省科学技术基金资助项目(972240)
问题。笔者利用新近改造完成的 MTS 水下振动台，考虑多种因素完成在输入正弦波荷载下海底悬跨管道动力模型试验。本文根据试验数据，分析了海底悬跨管道在动力荷载下的反应特点和影响因素。并根据 Morison 方程建立的海底悬跨管线在地震作用下的动力方程数值模拟海底悬跨管线的动力反应。并与试验结果进行了比较，两者拟合得较好。
-6 x
式中： E 为管道弹性模量； I 为管道截面惯性矩； m 为管道单位长度质量，包括动水附加质量、管道
800 600 400 200 0 0 0.2 0.4 0.6
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x/L0 图1 Fig.1 陆地和水中管道最大应变沿管轴方向的变化 Distribution of maximum strain along axial direction of terrestrial pipe and submarine pipe
4
试验数据分析和数值模拟比较
4.1 试验概况利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点试验室新近改造完成的水平与垂直两向激振的水下振动台进行海底悬跨管道模型试验。模型材料采用 PVC 管。模型外径 R m =110mm，壁厚 t p =2.8mm，模型材料动弹性模量 E m =5000MPa ，密度 ρ =1.72 ×103kg/m3。为了保证原型和模型中液体质量密度的比值与模型和原型管道材料质量密度比值相等，要对模型管道进行配重。根据公式(3)，采用铅环对模型管道进行配重。为便于发现试验结果的规律性，试验中动力输入为每种工况下与管道基频相等的水平方向正弦波。根据本文第 2 部分的相似关系计算得到各参数比尺，实现试验量测的模型反应数据与原型反应量

海底悬空管道的动力学模态分析

海底悬空管道的动力学分析王朝晖张宏（北京石油大学机电工程学院 102200）1 引言海上开发出来的油气大多是通过海底管道的形式进行输送的。

近海海底管道浅埋在海床的泥沙里，由于受海流的冲刷作用，有可能裸露出来，形成悬空管段。

悬空管段在各种海洋动力因素的影响下会出现随机振动，长期的振动影响会缩短管线的使用寿命，影响正常的油田生产。

目前，对于海底水平悬空管道的动力学研究还有很多不足；主要体现在有限元计算模型的建立上，即如何正确地模拟悬空管道结构及其边界条件。

本文尝试建立海底水平悬空管道的三维有限元计算模型，用Kelvin和Maxwell粘弹性模型近似模拟海底土壤对于管道的边界效应，并用该模型做了动力学模态分析和响应计算，且进一步提出了悬空海底管道的寿命预测模型，为今后对海底悬空管道的强度分析和寿命预测提供了新的参考方法。

2 海底管道有限元模型的建立2.1 问题的描述从我们得到的埕岛油田悬空管道的实际情况如下：管道为内外双层钢结构，内层为输油管，外层为保护管，两层钢管材质均为16Mn钢，在两层钢管的夹层中为“黄甲克”保温层。

从现场勘测来看，有两种悬空情况：1. 管道上岸水平悬空，管道登陆一端固定于岸基，另一端掩埋于近岸海底淤泥中。

2. 管道上平台水平悬空，管道一端固定于平台上，另一端掩埋于平台附近海底淤泥中。

3. 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中。

图1 管道上岸与上平台的悬空情况图2 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中4. 具体材料属性数据如下：1）内管：杨氏弹性模量：211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度加原油折算密度）：124083/4.m kg 温层：杨氏弹性模量：29/10181.3m N ×泊松比：035.保温层密度：603/m kg 外管：杨氏弹性模量： 211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度）：7850 3/m kg 2.2 水平悬空管道分析中的几个假设1.水平悬空管道始终是线弹性的。

海底悬空管道的动力响应分析

指导现役管道的维修提供了较为科学、可靠的依据。
关键词：海底管道；悬空；动力响应；涡激振动中图分类号：ＴＥ９７３文献标识码：Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｎＤｙｎａｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｉｎＳｕｂｍａｒｉｎｅＳｃｏｕｒLeabharlann ｉｎｇＰｉｐｅｌｉｎｅ
道建立了有限元模型和土壤的温克尔模型，并将两者耦合成整体结构的有限元模型，来模拟管跨振动和土壤的
液化，寻找海底悬空管道振动的特点和规律，分析特定条件下管道悬空的动力学响应，对合理设计海底管道和
作者简介：李国珍（１９７６一），女，讲师。
第３期
李国珍海底悬空管道的动力响应分析
第３Ｏ卷第３期２０１５年Ｏ６月文章编号：１００１ — ４５００（２０１５）０３ — ００４９ — ０５
中国海洋平台
ＣＨＩＮＡ０ＦＦＳＨＯＲＥＰＬＡＴＦＯＲＭ
Ｖｏ１．３ＯＮｏ．３
ＬＩＧＵＯ — ｚｈｅｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

腐蚀条件下悬空海底管道的受力分析

图 2 管道悬跨段示意图
图 3 为某海底管道，水的来流方向与管道垂直。水流在流近管线之前，流线可视为一组平行的直线。当水靠近管道时，由于管道的阻碍作用，流线逐层发生弯曲分叉，流过顶点后流线又弯曲合拢，在流过管道后一定距离处恢复为一组平行线。
fL+fq
B
A
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图 3 水流对管线的作用示意图
水流在驻点 A 处与管道“碰撞”且速度变为 0，随后改变流向，紧挨着管道表面流动并留下一层薄薄的附面层。沿着管道外壁的 A B 段附面层内流速不断增大，在 B 点达到最大流速，压力不断降低，使得 B 点的压力低于管道底部的压力，从而形成压差产生上抬力。因此，管道同时受到阿基米德浮力 fq 和水流产生的上抬力 fL。
中图分类号：TE88
文献标识码：A
文章编号：1672-545X（2019）11-0036-04
0 引言
由于海底管道工作环境恶劣，运行过程中常常受到浪流、潮汐、腐蚀、抛锚冲击等因素影响，容易导致海底管道发生失效事故。美国 MMS（Minerals Management Service）曾对墨西哥湾海底管道失效事故进行过调查统计，在 1967~1987 这 20 年的时间里共发生 690 起海管失效事故，可见海管发生失效的频率较高，因此为了有效控制失效事故的发生并及时采取应对措施，剩余强度计算与风险评估显得尤为重要[1-3]。目前常用的海底管道风险评估的方法是针对管道的剩余强度，运用 ANSYS 等软件，对管道进行弹性和非线性的有限分析，从而对海底管道的安全风险进行评估。本文是从管道悬跨的角度，通过载荷和受力分析，得到海底管道悬空对海底管道剩余强度的影响，为海底管道安全风险评估提供理论依据。

多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析的开题报告

多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析的开题报告一、立题背景海底悬挂管道是一种将海上平台与海底固定设施连接的关键管道，在海洋石油勘探开发中得到广泛应用。

随着水深的加深，海底悬挂管道的尺寸和复杂程度也不断增加，其运行安全问题日益受到关注。

地震是影响海底悬挂管道运行安全的重要因素，多点地震动冲击作用下的海底悬挂管道响应分析是解决这一问题的重要途径。

二、研究内容本研究旨在对多点地震动作用下的海底悬挂管道进行非线性分析，具体研究内容如下：1. 建立分析模型：通过有限元方法建立海底悬挂管道的分析模型，考虑管道结构的非线性特性。

2. 地震动输入：选择适当的地震动记录，确定多点地震动输入下的地震动时程。

3. 管道响应分析：在多点地震动作用下，对海底悬挂管道的响应特性进行分析，包括管道的位移、应变、动应力等。

4. 稳定性分析：通过管道的塑性失稳点分析，探究多点地震动作用下海底悬挂管道的稳定性问题。

三、研究意义本研究通过对多点地震动作用下的海底悬挂管道进行非线性分析，可以更加全面地掌握海底悬挂管道的地震响应特性，为海底悬挂管道运行安全提供理论依据。

同时，研究成果还可以为类似问题的分析提供参考。

四、研究难点海底悬挂管道作为一种非常特殊的结构，其响应分析非常复杂。

本研究在进行分析时需要克服以下难点：1. 地震动输入的时空变化对管道响应的影响没有得到很好的考虑。

2. 管道的非线性特性、海底地形等因素没有完全考虑进去。

3. 稳定性分析方法的可靠性和适用性需要更进一步的研究。

五、预期成果通过对多点地震动作用下的海底悬挂管道进行非线性分析，可以得出以下预期成果：1. 获得多点地震动作用下海底悬挂管道响应的详细特征。

2. 探究多点地震动作用下海底悬挂管道的稳定性问题。

3. 完善海底悬挂管道在地震作用下的设计规范和安全评价方法。

4. 对近海海底工程结构的地震响应特性进行深入研究，为海洋工程安全提供理论依据。

海洋导管架平台碰撞动力分析

第20卷第6期2008年12月中国海上油气CHIN A OF FSH OR E O IL A ND G A SV ol.20 N o.6Dec.2008作者简介:秦立成,男,硕士,2007年毕业于中国石油大学(华东),现主要从事海洋平台安装设计研究工作。

地址:天津市塘沽区闸北路3号海洋石油工程股份有限公司安装工程技术中心(邮编:300452)。

海洋导管架平台碰撞动力分析秦立成(海洋石油工程股份有限公司)摘要利用ANSYS/LS -DYNA 程序可以进行结构动力大变形、复杂非线性准静态问题以及接触、碰撞问题的分析。

尝试采用ANSYS/LS -DYNA 显式方法建立船舶与导管架平台的碰撞动力分析模型,利用自动接触算法,得出了不同情况下碰撞过程中能量转变和平台上层甲板中心动力响应规律,以及碰撞点最大Vo n mises 应力和变形,并验证了所分析结果的准确性。

利用本文分析方法可以对海洋工程构件碰撞损伤程度进行预测;本文分析结果可为平台设计和损伤评估提供参考依据。

关键词海洋导管架平台碰撞动力分析 ANSYS/LS -DYNA 海洋平台处在复杂的海洋环境中(特别是在深水海域),当海况比较恶劣时,船舶过往或停靠平台时容易和导管架发生碰撞。

据统计[1],仅在1981)1986年的5年间,国内外由于碰撞引起的平台损伤事故就有22起,占总平台损伤事故的22%,因此进行海洋平台碰撞动力分析是十分必要的。

碰撞过程是巨大冲击载荷作用下的复杂动态响应过程,具有明显的非线性动力特征,这就为海洋平台的碰撞研究增加了难度。

海洋平台在碰撞过程中受到的损伤程度会受到周围环境、撞击位置、船舶吨位、航速、撞击方向等多种因素影响。

对于一些大型海工结构物,如果采用试验的方法进行研究,不但试验费用高昂,而且只能采用按比例缩小的模型模拟,误差较大。

金伟良等[2]曾把船体等效成具有速度和质量的无体积刚体,忽略船体的变形,对WEN 13-1海洋导管架平台结构受到大吨位起重铺管船的碰撞进行了非线性数值动力模拟,得出接触时间不同对碰撞结果会产生很大影响的结论。

基于LS-DYNA的弹体入水动力学仿真研究

摘
要：运用动力学有限元软件ＬＳ．ＤＹＮＡ，采用ＡＬＥ算法分别对平头弹体和圆头弹体在速度７５．４～１４２．７ｍ／ｓ范围
入水角３Ｏ。、６０。和９０。环境下进行了数值模拟，得到了两种头型弹体在入水初期的弹道轨迹和空泡形状、自由液面变化及飞溅效应。研究了头型及入水角度对弹体轨迹、速度的影响，分析了入水压力峰值随速度的变化，给出了速度与阻力系数的关系式。通过对比实验数据，模型的计算结果和实验结果吻合得较好，为入水弹体头型设计、抗冲击设计和材料选择提供了有价值的参考。关键词：流固耦合：入水；数值模拟；ＡＬＥ算法中图分类号：ＴＪ６文献标志码：Ａ中图分类号：１６７２－４８０１（２０１３）０５－０１６－０３２
２．０
０一。７～一１ｊ￣一＋一９晕５ｓ．４ｐｍ／ｓＱｐＩ一 ≥ ～ｊ … ≮ 一。 ‘ ｙ … … … ｔ一一－ ’ －．／＇／。～ｊｒ一 ’ ‘
本文水和空气的状态方程都选用Ｇｒｕｎｅｉｓｅｎ状态方程。该方程定义空气域和水域压缩材料的压力为：
作者简介：宋盼盼（１９８６一），女，在读硕士研究生，主要研究方向为入水动力学。
１６
机电技术
２０１３年ｌ０月
基于ＬＳ－ＤＹＮＡ的弹体入水动力学仿真研究
宋盼盼赵捍东吴建萍２

水下接触爆炸作用下舰船板壳结构动态响应模拟

水下接触爆炸作用下舰船板壳结构动态响应模拟水下冲击载荷对舰船板壳结构的破坏是非常复杂的，对于该问题的深入研究，有助于设计出最合理的能够有效的抵抗导弹战斗部攻击的结构。

随着现代化、攻击型武器的发展，开展这方面的研究显得尤为重要。

本文针对水下爆炸冲击载荷对舰船板壳结构的破坏，进行了仿真分析和研究。

利用有限元计算软件LS DYNA进行了一系列有关水下接触爆炸引起的冲击载荷对舰船板壳结构破坏过程
的仿真模拟。

首先，模拟仿真了平板和矩形加筋板的水下爆炸的过程，分析了平板、井字加筋板、十字加筋板在相同爆炸冲击载荷作用下的破坏过程，得出矩形加筋板的抗爆能力强于平板的抗爆能力。

其次，模拟仿真了单层钢板在水下多炸药同时爆炸作用下的动力响应，根据炸药位置的不同，分析对钢板的不同破坏程度。

另外，本文还模拟了多层板水下的爆炸过程，针对板与板之间不同介质进行了对比分析，得到合理的分布情况。

采用蒙特卡罗模拟的方法得出单层钢板在水下爆炸冲击荷载作用下的失效概率。

蒙特卡罗模拟通常要求样本数量很大，耗机时较多，而本文采用对较小的样本数量进行拟合的方法，这种方法充分利用了各随机变量的具体信息，大大简化了计算。

即用产生随机数程序得到100组随机变量的初始值，然后进行仿真计算，得到钢板在冲击荷载作用下的应力分布。

再拟合应力分布的分布函数，进而求得冲击破坏概率。

海底管道悬跨评估及成因分析与治理

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道,管道的悬跨问题尤为重要.因海流冲刷或者其他因素导致海底管道应力状态发生改变,使得管道出现了悬空
的状态,这种现象称之为管道悬跨.本文通过对已建管道的悬跨数据进行研究,通过相应的计算分析对管道悬跨
状态进行评估.最后分析悬跨成因及提出防治措施,为海底管道悬跨治理提供参考.
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lsdyna 动力计算原理

lsdyna 动力计算原理
LS-DYNA是一种通用的显式和隐式有限元分析软件，主要用于
模拟动态加载、非线性变形、多物理场耦合等复杂问题。

在LS-DYNA中，动力计算原理涉及以下几个方面：
1. 有限元方法，LS-DYNA采用有限元方法来离散模拟对象，并
通过求解大型矩阵方程来计算结构的动力响应。

有限元方法将结构
划分为有限数量的单元，每个单元内的物理行为由一组局部方程描述，通过组装这些单元的方程，可以得到整个结构的全局方程。

2. 显式求解，LS-DYNA采用显式时间积分方法来求解结构的动
力响应。

这意味着在每个时间步内，软件会显式地计算结构的位移、速度和加速度，而不需要解耦结构的刚度矩阵和质量矩阵。

这种方
法适用于高速动态加载和非线性变形的情况。

3. 材料模型，LS-DYNA支持多种材料模型，包括线性弹性、塑性、损伤、断裂等模型。

在动力计算中，材料模型的选择对于准确
预测结构的动态响应至关重要。

4. 质量和边界条件，在动力计算中，需要准确描述结构的质量
分布和边界条件。

LS-DYNA允许用户定义不同类型的质量和边界条件，以便更准确地模拟真实的动力加载情况。

总的来说，LS-DYNA的动力计算原理涉及有限元方法、显式求解、材料模型和质量边界条件等方面，通过综合考虑这些因素，可以对结构在动态加载下的响应进行准确模拟。

连续跨海底悬空管道动力响应非线性有限元分析

Ｌ＝
１非线性有限元模型的建立
管跨在海流作用下发生涡激振动不仅受到管跨自身参数的影响，管跨相接触的土壤性质对管与跨的固有性质也有着较大的影响。工程研究中通
常把管跨两端作固支或简支处理，考虑管土之间未的非线性作用力，因此缺乏精确性。本文采用弹性地基梁理论建立管土耦合作用模型，管土之间作将用力简化为非线性弹簧进行施加，而对管跨的动从
２１０２年４月２日收到４
式（），为梁的截面刚度，地基刚度系数。１中日ｋ为地基刚度系数可根据１２节中的土壤抗剪切强度．
取最大保守值１０×１。．０。
１２非线性弹簧实常数的确定．
海岸工程结构设计中对桩与土的相互作用研究较为成熟，并有多种考虑桩与土体的相互作用的理论和方法。本文借鉴桩土相互作用的研究方法，将ＰＹ曲线分析方法引入到管土作用的研究中来。 —
底悬空管道的预防及治理，保障海底管道的安全运行具有较大的借鉴意义。
关键词海底管道动力响应连续跨涡激共振非线性
中图法分类号Ｔ９３９Ｔ５；Ｅ７．２Ｅ４
文献标志码
Ａ
随着世界各国海上油气资源的开发，底管线海已经成为海上油气开发的生命线。铺设的大量海

基于LS-DYNA的船舶下水动力学研究

的水动力影响，为全面地考虑船体在下水运动过程中的受力情况。根据动力学原理，较使用Ｌ－ＮＡ软件ＳＤＹ的流固耦合功能对船舶下水过程中的动力过程进行模拟计算，报船舶下水过程中的动力参数，预并将其结果
与传统的静水力计算结果进行分析比较。１船舶下水动力学方法介绍
状等因素，对船舶下水过程进行了三维有限元数值模拟。与传统静力学方法比较，动力学方法不仅能够准确的预报船舶在下水过程中的受力情况，而且能够得到船舶下水过程中瞬时速度、加速度及浮态，能够适应现代造船质量控制的要求。
关键词：船舶下水；动力学；三雄有限元．ＳＤⅥ ；固耦合Ｌ－流
中图分类号：７．Ｕ６１５文献标识码：Ａ文章编号：６１９９（０１０．０７０１７ —８１２１）３０４－５
Ｏ引言
目前，随着造船技术的不断发展，舶的尺寸及吨位越来越大，船而船台的建造并没有与之同步，导致船舶
都不太准确。本文中采用的动力分析软件ＡＹ／ＳＤＮ它的流固耦合功能可以比较准确地模拟船舶ＮＳＳＬ — ＹＡ，
在下水过程受到的水动力，这样就能够解决船舶下水载荷计算的问题。本文中载荷计算采用的是ＡＬＥ算
下水过程中出现较多安全隐患。目前我国大部分船厂在船舶下水计算中采用的都是传统的静力学下水计算
方法，这种算法有着比较成熟的计算程序，并且能较好反映船舶下水的基本过程，但这种方法在力学模型上作了较多简化和忽略，船舶下水过程中船体所受的水动力及惯性力力就被忽略不计。实际上，体在入水如船后除浮力外还受到粘性阻力和附加惯性力的影响。传统下水计算方法没有考虑这些影响，因此傲出的评估是粗略的，能适应现代船舶建造质量控制高标准的要求。不本文针对传统下水计算中存在的一些问题进行改进，船体作为三维曲面，将考虑船体在下水过程中所受

悬跨海底管线动力响应试验与数值研究的开题报告

悬跨海底管线动力响应试验与数值研究的开题报告题目：悬跨海底管线动力响应试验与数值研究一、研究背景海底管线作为海洋深部油气资源开发的重要设施之一，承载着油气介质的运输及水下设备的安装。

然而，海洋环境的复杂性使海底管线受到各种扰动和影响，例如海流、波浪、海洋生物等因素，将导致管线的动力响应，严重影响其稳定性和使用寿命。

因此，对海底管线动力响应的研究对于提高其安全可靠性、延长使用寿命及高效开发海洋深水油气资源意义重大。

与传统研究方法不同的是，本研究将采用试验与数值模拟相结合的方法，通过悬挂管线进行实验探究管线动力响应规律，并使用数值计算方法进行验证和分析，旨在寻找管线的最佳设计和布局方案，为海底管线的安全可靠运输提供科学依据。

二、研究目的1. 通过海底管线悬挂模型的动态模拟试验，研究管线受到海流和波浪扰动时的动力响应特性，分析其受力、变形及运动规律；2. 构建海底管线的数学模型，对动力响应过程进行数值模拟，验证试验结果；3. 探究影响管线动力响应的主要因素，包括海流速度、波高、管线长度、管径、壁厚等参数对管线稳定性的影响规律。

三、研究内容1. 利用试验设备建造悬挂海底管线实验平台；2. 进行海流和波浪动态模拟试验，记录管线的运动轨迹、变形量及应力；3. 建立海底管线的动态数学模型，采用数值计算方法进行动态模拟；4. 结合试验结果和数值模拟分析，探究影响管线动力响应的主要因素，为管线的设计和布局提供科学依据。

四、研究方法1. 实验方法(1) 设计并建造海底管线悬挂模型，模拟海底管线的工作状态；(2) 利用自行研发的海流和波浪动态模拟设备对悬挂模型进行动态模拟试验；(3) 记录试验数据，并进行数据处理和分析。

2. 数值模拟方法(1) 建立海底管线的动态数学模型，采用有限元数值计算方法(2) 进行数值模拟，记录并分析管线的运动轨迹、变形量及应力。

五、研究预期成果1. 海底管线动态响应的掌握规律及机理；2. 影响海底管线稳定性的主要因素的分析及定量化；3. 海底管线稳定性优化设计和布局方案；4. 提高管线的安全可靠性，为海洋资源开发提供技术支持。