法向承力锚安装的离心模型试验和CEL模拟研究

发布时间：2023-04-04 11:02

　　柔性锚径法向承力锚是深海系泊系统中比较重要的一种基础形式,在实际海洋工程中有着广泛的应用,但法向承力锚的运动轨迹和极限承载能力很难预测。在拖曳安装过程中,法向承力锚的前后柔性锚胫动态调节牵动锚板发生不同程度的倾斜和转动,从而增加承载能力,目前不同的前后锚胫的长度比例对于安装过程中法向承力锚的下潜轨迹和安装荷载的影响机理和程度尚不明确。针对法向承力锚安装过程中的运动轨迹和安装荷载问题,本文开发了一种新的轨迹测量方法,在离心环境下借助拉线式位移传感器和加速度传感器来预测法向承力锚的运动轨迹,实现了离心模型试验中对法向承力锚运动轨迹的实时测量。在验证该方法测量法向承力锚运动轨迹可靠性的基础上,应用LoadCell轴力传感器测量法向承力锚的安装荷载的大小。本文中所使用的锚板模型是Stevmanta式的法向承力锚,在离心模型试验过程中,改变前后锚胫比分别为0.45、0.67、0.74和1.57来研究不同锚胫比下的模型锚的运动轨迹和安装荷载。试验结果表明,当锚胫比由0.45增加到0.67时,锚胫比提高了32%,对应的水平拖曳距离由367.38mm增加到575.56mm,增加幅度为36%,贯入深度由...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 法向承力锚概况
        1.2.1 深海系泊基础
        1.2.2 法向承力锚的种类及性能
        1.2.3 法向承力锚的安装及回收
    1.3 国内外研究现状
    1.4 目前研究方法的不足之处
    1.5 本文的主要研究内容
2 土工离心模型试验原理及设备介绍
    2.1 土工离心模型试验简介
    2.2 土工离心模型试验原理
        2.2.1 离心模拟试验的相似性及相似比尺
        2.2.2 离心加速度和有效半径
        2.2.3 离心模型试验固有误差分析
    2.3 土工鼓式离心机GT450/1.4简介
        2.3.1 机械系统
        2.3.2 作动加载系统
        2.3.3 信号采集系统
    2.4 本章小结
3 离心模型试验准备和试验方案
    3.1 法向承力锚轨迹测量方法
        3.1.1 轨迹测量原理
        3.1.2 轨迹测量的准确性研究
    3.2 轨迹测量方法的验证
        3.2.1 试验前准备
        3.2.2 验证试验流程
        3.2.3 试验结果分析
    3.3 土样全鼓固结方案
        3.3.1 全鼓制样
        3.3.2 测量土体不排水抗剪强度
    3.4 模型试验设备介绍
        3.4.1 法向承力锚模型
        3.4.2 导轨和系泊缆绳
        3.4.3 Load-Cell传感器
    3.5 法向承力锚的安装过程
    3.6 本章小结
4 离心模型试验结果
    4.1 加速度传感器标定结果
    4.2 土体不排水抗剪强度测量结果
    4.3 锚板运动轨迹测量的结果
    4.4 锚板角度与水平拖曳距离的关系
    4.5 安装荷载与水平拖曳距离的关系
    4.6 本章小结
5 法向承力锚运动轨迹的有限元分析
    5.1 ABAQUS软件介绍
    5.2 CEL法简介
    5.3 有限元建模
        5.3.1 模型参数
        5.3.2 相互接触和连接单元
        5.3.3 边界条件和网格划分
    5.4 计算结果分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文情况
致谢



本文编号：3781962