單樁基礎海上風機受船撞擊損傷和動力響應分析（3）

風機廠石家莊風機廠石家莊風機石家莊市風機廠石家莊風機維修石家莊風機銷售　εpe f f為等效塑性應變.表2列出了船艏、樁基、塔架材料的主要參數.表2各部件材料參數T a b.2 Ma t e r i a l p a r a me t e r so f c o mp o n e n t s部件ρ/(k g·m-3)E/G P aυσ0/MP a E t/MP aβC/s-1Pε船艏78 5 0 2 0 6 0.3 0 2 3 5 11 8 0 0 4 0.4 5 0.3 4樁基78 5 0 2 0 6 0.2 8 3 4 5 7 6 3 0 4 0.0 5 0.3 1塔架78 5 0 2 0 6 0.2 8 3 4 5 7 6 3 0 4 0.0 5 0.3 1考慮到遠離碰撞區域的部件不參與碰撞,為提高計算效率,船身和船尾用剛體材料(*MAT_R I G I D[1 0])來模擬,石家莊風機的葉片、輪轂、機艙通過在塔架頂施加集中質量來代替.2.3石家莊風機和船舶有限元模型船舶與石家莊風機碰撞過程中,樁土相互作用主要為水平作用,豎向樁側摩擦力可忽略不計,p-y曲線法[1 2]在塑性區采用極限地基反力法,彈性區采用彈性地基反力法,適用于船舶與石家莊風機的碰撞研究,因此,樁土相互作用通過彈簧單元來模擬.
　　各土層p-y曲線參數值見表3,表中ε5 0為進行原狀樣的不固結不排水壓縮試驗時,最大主應力差1/2表3各土層p-y曲線參數值T a b.3 T h e p-y c u r v e sp a r a me t e r v a l u e so fd i f f e r e n t s o i l s土層名稱厚度/m有效密度/(k N·m-3)內摩擦角/(°)不排水剪切強度/k P aε5 0淤泥質粉質黏土1 8.9 9 8.4-1 2 0.0 4粉質黏土1 4.0 4 8.6-3 0 0.0 2粉細砂1 4.9 4 1 0.9 3 2--時的軸向應變,圖1為海床處土彈簧本構模型.由于碰撞過程屬于動力過程,彈簧需使用動力,故選取L S-D YNA提供的彈簧單元(*E L E ME NT_D I S C R E T E[1 0]),該單元動力F d可通過放大因子2 5 5大連理工大學學報第5 4卷k和靜力F s來表示
:F d=1+k vv 0æèçöø÷·Fs(3)式中:v0為測試速度,取船舶速度;v為碰撞過程中彈簧兩端節點相對速度的絕對值;k取1.5.單樁基礎碰撞區域進行網格細化,尺寸為0.2 5m,其余部分為1m,石家莊風機單元尺寸為1m,有限元模型見圖2.圖1海床處土彈簧本構模型F i g.1 C o n s t i t u t i v emo d e l o f s o i l s p r i n ga t s e a b e d圖2單樁基礎及海上石家莊風機有限元模型F i g.2 F E M mo d e l o f mo n o p i l ef o u n d a t i o na n do f f s h o r ewi n dt u r b i n e船體在運動過程中與水的相互作用通過附加質量法[1 3]簡化,附連水系數取0.0 5[1 4].船艏通過殼單元建立,單元厚度為2 0mm,尺寸為0.2 5m,其有限元模型見圖3;