自由落体状态下二维结构物砰击载荷计算  

Dynamic Characteristics of Two-Dimensional Structures Slamming Under Free Fall Condition

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作  者:孙哲 眭旭鹏 KOROBKIN Alexander 邓彦增 张桂勇[1] 宗智[1] 姜宜辰 SUN Zhe;SUI Xupeng;KOROBKIN Alexander;DENG Yanzeng;ZHANG Guiyong;ZONG Zhi;JIANG Yichen(School of Naval Architecture and Ocean Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,Liaoning,China;School of Mathematics,University of East Anglia,Norwich NR47TJ,United Kingdom;Computational Aerodynamics Institute,China Aerodynamics Research and Devilment Center,Mianyang 621000,Sichuan,China)

机构地区:[1]大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024 [2]东安格利亚大学数学学院,英国诺维奇NR47TJ [3]中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所,四川绵阳621000

出  处:《上海交通大学学报》2023年第11期1410-1420,共11页Journal of Shanghai Jiaotong University

基  金:国家重点研发计划(2021YFC2801701,2021YFC2801700);国家自然科学基金(52171295,52061135107);中央高校基本科研业务费专项(DUT20TD108,DUT20LAB308);深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室开放项目(SH-2020-KF-A01);辽宁省“兴辽英才计划”项目(XLYC1908027);大连市重点领域创新团队支持计划(2020RT03);大连市青年科技之星项目(2020RQ006)。

摘  要:将各类砰击入水的解析理论模型与时域上的精细积分法相结合,研究了在自由落体状态下具有任意对称形状的二维结构物的砰击过程.通过对解析理论模型的数学表达式进行分析,物体所受的砰击力可以分解为两项,分别为速度相关项和加速度相关项.将本文提出的模型与试验和其他数值模拟方法进行对比,验证结果良好.此外,针对轻质结构物或者具有较大入水速度的物体,可以合理地忽略自身的重力,那么对于指定形状和质量的二维物体,自由落体状态下其在砰击过程中的最大加速度或砰击力峰值总是发生在同一个浸没深度处,而与初始的入水速度无关.The slamming process of two-dimensional structures under free fall condition with arbitrary symmetrical shapes is investigated by combining various analytical models for slamming and the precise integration method in the time domain.By closely analyzing the mathematical expression of analytical models,the total slamming force acting on the body can be decomposed into two terms which are dependent on the velocity and the acceleration respectively.The developed model proposed in this paper is validated against the results from experiments and other numerical methods.Moreover,it is found that if the gravity of body is ignored,which is a reasonable assumption for situations such as structures with light weight or large entry velocity,the maximum acceleration(or the peak slamming force)for a free fall body will always occur at the certain penetration depth for a particular shape and mass,regardless of the initial slamming velocity.

关 键 词:解析模型 砰击力分解 精细积分法 自由落体 

分 类 号:U661[交通运输工程—船舶及航道工程]

 

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