沈照伟[1]2000年在《非冻结合成模型冰及其工程应用》文中指出随着海洋资源的不断持续开发，尤其是渤海油气生产的发展，对有关海冰的研究越来越受到重视。本文围绕着DUT—1非冻结合成模型冰的设想、研制及其工程应用中开展了系统的研究工作。 本文回顾了国内外现有模型冰的研究现状及其使用范畴，并且根据渤海海冰的特性和冰力学物理模拟的相似原理，提出了非冻结模型冰应满足的各项物理力学指标。 结合非冻结模型冰的各项物理力学指标及实验室设备条件，研制出DUT—1模型冰的配方及制作工艺，建立了一套基本完善的模型冰性能测试与试验设备，开发了模型冰实验的数据采集及图象采集监控系统。 DUT—1模型冰的物理及力学指标是本文工作的重点。通过比较分析，确定了模型冰物理及力学指标测量的方法，并对所测得的密度、弯曲强度、弹性模量、压缩强度和摩擦系数进行了全面的总结。 最后进行DUT—1模型冰与直桩作用的物理模拟实验，通过实验现象分析及实测冰力与计算冰力的比较，检验了DUT—1模型冰物理模拟技术的可靠性。
沈照伟, 王永学[2]2003年在《渤海海冰的物理模拟及其对直桩的作用》文中研究表明介绍一种模拟渤海海冰的模型冰———非冻结合成模型冰 ,以及该模型冰材料的性能和相应的试验设备。给出模型冰对直桩作用物理模拟试验的主要结果 ,并利用国内外直桩结构冰荷载经验公式对非冻结模型冰物理模拟技术的可靠性进行验证。
沈照伟, 王永学, 李志军, 李广伟[3]2000年在《非冻结合成模型冰与直桩作用的物理模拟技术》文中指出介绍了大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室研制的 DUT- 1非冻结合成模型冰材料的性能及相应的试验设备。给出了模型冰对直桩作用的物理模拟试验的主要结果 ,并利用国内外直桩结构冰荷载经验公式对 DUT- 1非冻结模型冰物理模拟技术的可靠性进行了验证
李志军, 沈照伟, 曲月霞, 李广伟[4]2001年在《非冻结合成模型冰的动摩擦系数》文中认为本文介绍非冻结 (DUT 1 )合成模型冰的主要性能和实验动摩擦系数 .通过实验测试了DUT 1合成模型冰浸水后与浸水模型冰断面之间 ,同铝板、刷漆木板、有机玻璃板表面之间的滑动摩擦力 .获得浸水模型冰之间的内聚力为 4～1 4Pa,内摩擦角为 2 4～ 2 6°.平均动摩擦系数为 0 4 9,它与天然海冰、河冰的动摩擦系数范围相同 ,也与几种合成模型冰的一致 .还得到DTU 1模型冰与铝板的平均摩擦系数是 0 37;与刷漆木板是 0 5 7;与有机玻璃板是 0 38,所有的动摩擦系数都随正压应力、运动速度的增加而降低 .
王喜文[5]2001年在《DUT-1模型冰性能影响因子的试验研究》文中认为新世纪海洋利用开发战略的确立，使海上航行、资源开发和沿岸港口护岸建设向更广阔的空间拓展，有关海冰与海上结构物相互作用的研究成为其中的重要环节。本文结合国家杰出青年基金“海冰对结构物作用的理论与试验研究（59725919）”，针对该课题发展的DUT-1非冻结模型冰性能指标的控制因子，试验考查了关键材料—水泥含量、养生时间和类型对模型冰的物理和力学指标的效应。 本文首先介绍分析了当前国内外模型冰研究的现状和趋势，结合渤海海冰的特性、相似原理和实验室现有设备的现状，以发展DUT-1非冻结模型冰为目标，利用现有实验、量测和采集系统，重点研究了水泥含量和养生时间对模型冰的密度、弯曲强度、弹性模量和压缩强度等物理和力学性能指标的影响。通过2000余次试验，获得了7个水泥含量、8个养生时间的4个性能指标，计224个指标的平均值。在此基础上分析了水泥含量、养生时间对4个性能指标的影响并给出统计关系式，同时用三维关系图分别表示它们相互间的关系。这些关系为开展物理模拟试验、有目的地选择合适范围的模型冰性能指标奠定了基础。 最后，本文还探讨了不同压头速率上述4项物理和力学指标的影响，并用简单试验讨论了骨料砂的重复利用问题。
曲月霞[6]2001年在《海冰与近海结构物作用的物理模拟研究》文中研究表明环渤海的海冰灾害、海冰环境和海冰荷载是这一海域工程建设最主要的控制因素。因此，合理地确定海冰对海洋结构物的作用力问题也越来越引起人们的关注。由于问题的复杂性，目前还没有找到公认的描述冰与海洋结构物相互作用机制的数学物理模型。原型观测被认为是最为直观有效的第一手材料，但由于耗资大，现场条件复杂，环境恶劣，使直接观测难度极大。因此，本论文的主要工作是应用物理模拟实验对冰与结构物相互作用进行系统的研究并对建立冰激振动的随机数学模型进行了探讨。 本文的第二章主要介绍大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室于1999年研制出的DUT-1非冻结合成模型冰的制作工艺，所建立的一套基本完善的模型冰性能测试及与结构物相互作用的试验设备系统，模型冰备项物理力学性质指标和测量方法，并利用直桩结构物的静冰力试验对模型冰物理模拟试验技术的可行性进行了检验。 第三章是关于模型冰排对正倒锥体结构物静力作用的物理模拟试验研究。试验中利用CCD及录象设备观察记录了冰排的破碎现象，与现场观测结果基本一致。采集的冰力时程曲线经分析处理，得到的结果与Croasdale和Ralston的理论结果对比，吻合较好。通过快速傅立叶变换方法对所测得的冰力时程曲线实现由时域向频域的转换，得到冰力频谱，并对冰力特征值与相应谱的零阶矩进行回归分析，找到其对应关系。文中对冰排速度、锥体角度、水线直径及冰排弯曲破坏方式等对冰力及频谱因子的影响进行了讨论：在低冰速及摩擦系数较高的情况下，冰速的变化对冰力没有显著的影响，但可以增加冰排破坏的特征频率。随着锥体角度的增加，冰力及其特征频率也随之增加。而水线直径的增加，在导致冰力增加的同时，引起了冰力特征频率的降低。随着冰排破坏模式由上弯转为下弯，冰力降低，而其特征频率却呈上升趋势。 文中第四章，利用DUT-1模型冰进行了半圆型防波堤构件静冰力物理模 大连理工大学博士论文一拟实验。实验中进行2种不同冰厚度和5种不同水线切线角的组合。为了验证试验结果的可靠性，先进行了斜面墙对比实验。斜面冰力实验结果与相应的理论分析结果吻合较好。将实测的半圆型防波堤的冰力分析处理得到冰力的极大值、平均值和有效值，与谱的零阶矩回归分析找到了相应关系。基于国内外研究成果和对试验资料的分析，建立了半圆堤上冰作用力的经验计算模式，由最小二乘法确定各项系数。利用实测各项冰排物理及力学指标进行验证，计算所得结果与实测结果吻合较好，回归系数达0．9，充分证明了该公式的合理性。利用拟合公式，代入天津港北大防波堤原型冰条件进行计算，给出了不同水位对应的水平冰作用力，为交通部半圆型防波堤设计与施工规程的制定提供了参考依据。 在锥体静力试验的基础上，进行了冰排与锥体动力相互作用的试验（见第五章）。选用适当的模型尺寸和金属材料，将结构频率控制在冰排破坏可以达到的范围内，以期能够产生动力放大或共振现象。通过安装在模型结构上的传感器，对结构物的加速度、位移和应变等进行了测量，并对结构物位移响应进行谱分析，得到结构振动的特征频率。通过测得的位移和加速度动力响应，经动力平衡方程得到作用于结构物上的动冰力并对其特征进行了分析。 第六章对冰与结构动力相互作用的主要随机变量之一的冰厚采用了对数正态分布假定。在已有的确定性数学模型的基础上，初步建立了冰排与结构动力相互作用的随机模型。应用SAP大型有限元计算软件简化JZ20．2平台，建立有限元计算模型，使其基振频率与实际结构一致。在不同冰速和冰厚条件下对渤海JZ20—2平台动力响应进行了计算。由于冰对近海结构物的作用是一个十分复杂的随机过程，涉及到多个随机因素的共同影响，因此在建立冰激振动的随机模型方面仍有很多的问题有待于深入研究。
李志军, 李广伟, 沈照伟, 王永学, 曲月霞[7]2000年在《DUT-1模型冰的物理性能和弹性模量》文中研究表明一种自行研制的非冻结合成模型冰,命名为DUT-1模型冰。从材料物理性能角度出发,简单阐明该合成模型冰制作程序,详细描述其成分、级配、结构和密度。根据密度变化范围和浸水后的密度稳定性,推断其力学指标的稳定性和能够进行物理模拟实验的时间范围。讨论了实测弹性模量与吸水率、湿密度的关系。
齐念[8]2009年在《冰激桥墩振动模型试验研究及冰荷载的识别》文中认为冰与结构的动力相互作用而引发的冰激振动以及冰载荷的识别问题,是目前冰力学中的核心和热点问题。但由于问题的复杂性,公认的能够描述冰-结构动力相互作用力学机制的数学物理模型还远未找到,对冰激振动机理的认识也未统一,现有各类冰载荷的识别方法还存在着许多不尽人意之处。桥梁结构作为跨海大桥或河流中重要的交通枢纽,其冰激振动问题不容忽视。本文利用大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室优良的实验条件,开展了冰激桥墩振动模型试验以及动冰载荷识别的研究,主要内容和研究成果分为以下三部分:首先,模型试验是冰力学研究中十分重要的一种方法和手段,但目前国际上动冰力模型试验的发展还不够成熟。在静冰力模型试验的基础上,针对冰激桥墩振动问题推导了理想化的动冰力模型试验相似律,但由于相似准则要求比较苛刻不便于应用,通过引出合理的假设提出了一种修正的容易实现的动冰力模型试验相似律。并以某桥墩为例,应用有限元数值模拟,分别对原型和模型各物理量的相似比尺进行了验证,结果表明修正的动冰力模型试验相似律是合理的。其次,为了研究冰激桥墩振动的机理和特点,以某桥墩为背景,设计了一套试验方案,同时为了实测冰力时程,自行研制了一种光纤光栅冰力传感器,实测结果反映良好。然后,利用DUT-1模型冰,模拟了三种冰速(低、中、高)变化时的冰-桥墩动力相互作用过程,实测了冰力和桥墩各测点处的响应。试验现象和结果表明:低冰速下,冰排发生压屈破坏,中高冰速下则发生挤压破坏;将实测的冰力换算到原型上,数值和量级均与实际较符合,试验还证实了挤压破坏产生的冰力与比弯曲破坏要大;随着冰速的增加,动冰力的峰值有增大的趋势,频谱分析显示其具有较为丰富的频率成分:实测的位移和加速度数值均较小,但随着冰排速率的增加有逐渐增大的趋势,位移频谱分析表明桥墩结构主要以第一阶模态振动。另外,建立了考虑动水压力影响的冰激桥墩振动有限元模型,将实测的冰力作为已知输入进行数值模拟,计算结果表明:实测值和计算值在随时间变化规律上基本相同,最大相对误差接近30%,是比较理想的。最后,提出了应用精细时程积分方法进行冰载荷的识别。根据该方法的基本原理,假设外载荷在离散的时间间隔内按线性变化,详细推导了单自由度体系和多自由度体系的载荷识别公式并编写了程序;经算例详细论证表明:该方法形式简洁明了,适用性强,计算量小且效率很高,应用方便。
李志军, 贾青[9]2011年在《冰对水工结构物作用力的物理模拟——Ⅱ.DUT-1模型冰物理和力学性能》文中认为介绍DUT-1模型冰的物理指标(密度)、力学指标(弯曲强度、弹性模量、压缩强度、摩擦系数)的试验方法和主要特征。特别给出控制模型冰物理和力学参数的水泥含量和养生时间的试验规律和统计关系。通过试验结果也证实在模型冰密度和弯曲强度、弹性模量和压缩强度之间存在内在联系,这些联系也存在良好的试验统计关系。
贾玲玲[10]2009年在《桥墩冰激振动响应分析及复合反演研究》文中提出跨河、跨江桥梁结构以及海洋平台的动冰力研究已逐渐成为寒冷区域结构工程抗冰反应分析的重要任务之一;其中桥梁结构作为跨海、跨河流域的重要交通枢纽,在冰激作用下的振动研究更是不容忽视,显得尤为重要。考虑到进行室内模型试验可以方便地控制一些参数,同时可以将各项参数进行合理组合,以便能够直观和更深入地发现在原型观测和现场试验中出现的问题,也便于找出各参数之间的内在联系,总结出一般规律,为寒冷海域和江河流域的结构抗冰设计提供重要的参考价值。鉴于此,本文针对冰激桥墩结构振动问题从不同方面展开了一系列与之相关的研究,主要研究内容如下:(1)根据结构抗震反应分析思想提出了冰振反应谱,首先建立了基于功率谱密度函数的冰振反应谱;其次借鉴地震反应谱内插法的思想从理论和实际观点出发,假定在等距离微小时间间隔内冰荷载按二次抛物线规律变化,由Duhamel积分推导出冰振位移、速度以及加速度反应谱的一系列连锁公式,建立了基于非线性内插法的冰振反应谱,并利用实际冰压力时程曲线进行了冰振反应谱数值分析,为以后冰激结构振动的研究提供一种方便、简捷、精确的分析方法,也能够将其有效地应用到结构的抗冰计算中。(2)考虑到室内模型设计的难易程度直接关系到模型试验能否顺利进行,本文在两个合理假定的基础上,根据相似基本理论及强迫振动理论,推导出一种改进的动冰力模型试验相似律,以便能用更精确的模型试验结果去预测原型结构在冰荷载作用下可能发生的破坏。同时为验证该相似律的合理性及适用性,通过冰激桥墩振动算例进行了数值分析,分别对频率、时间、位移、速度以及加速度等相似比尺进行了理论验证。(3)为有效地解决荷载输入信息已知和部分输入信息未知情况下,结构的物理参数识别问题,探求了一种改进的物理参数时域识别和荷载反演算法,并利用该算法对一悬臂型桥墩结构的多个参数识别结果进行了有效验证。此外,考虑到精细时程积分法的方便适用性,首次将其应用到动冰荷载的识别中;并通过具体算例和真实试验数据对以上两种算法的识别效果分别进行比较分析,进一步深入说明其在实际工程计算中的适用性。(4)利用本文提出的改进的动冰力模型试验相似律设计了一桥墩模型,首次在大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,开展了冰激柱体桥墩振动室内模型试验。通过本试验,分析直立桥墩结构在冰振作用下的响应特点,并探讨冰的破坏形式以及冰压力时程曲线的特性;同时将有限元计算结果和模型试验结果结合起来进行分析比较,进一步验证本文提出的改进的动冰力模型试验相似律的适用性。(5)基于考虑流固耦合效应的桥墩振动响应分析方法,在流体理论分析基础上,建立了不同环境荷载激励下的非线性Morision方程,并利用Matlab数值分析软件对不同工况下的墩-水耦合振动响应进行了计算比较。由于该方程同时考虑到附加质量效应和流固耦合效应,能够真正解决结构与水的耦合振动问题,有利于深水桥墩结构设计。
参考文献：
[1]. 非冻结合成模型冰及其工程应用[D]. 沈照伟. 大连理工大学. 2000
[2]. 渤海海冰的物理模拟及其对直桩的作用[J]. 沈照伟, 王永学. 中国海上油气.工程. 2003
[3]. 非冻结合成模型冰与直桩作用的物理模拟技术[J]. 沈照伟, 王永学, 李志军, 李广伟. 中国海洋平台. 2000
[4]. 非冻结合成模型冰的动摩擦系数[J]. 李志军, 沈照伟, 曲月霞, 李广伟. 水利学报. 2001
[5]. DUT-1模型冰性能影响因子的试验研究[D]. 王喜文. 大连理工大学. 2001
[6]. 海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D]. 曲月霞. 大连理工大学. 2001
[7]. DUT-1模型冰的物理性能和弹性模量[J]. 李志军, 李广伟, 沈照伟, 王永学, 曲月霞. 自然科学进展. 2000
[8]. 冰激桥墩振动模型试验研究及冰荷载的识别[D]. 齐念. 大连理工大学. 2009
[9]. 冰对水工结构物作用力的物理模拟——Ⅱ.DUT-1模型冰物理和力学性能[J]. 李志军, 贾青. 黑龙江大学工程学报. 2011
[10]. 桥墩冰激振动响应分析及复合反演研究[D]. 贾玲玲. 大连理工大学. 2009
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