Математическое и численное моделирование поведения подводных тросовых систем

• Автор: Младова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Анализ работы подводных тросовых систем

1.2 Анализ работы якорных устройств для удержания ПТС

1.2.1 Материал для анкерных устройств.

1.2.2 Типы анкерных устройств.

1.3 Существующие методики расчета свайных анкеров

1.4 Выводы. Постановка задачи.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПОДВОДНУЮ ТРОСОВУЮ СИСТЕМУ

2.1 Теоретические предпосылки, общие положения и определение параметров расчета
2.2 Математическая модель воздействие волн на
сооружение
2.2.1 Вычисление коэффициентов сопротивления
и инерции
2.2.2 Определение скоростей и ускорений
2.3 Алгоритм реализации математической модели
и численный расчет на ЭВМ.
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
РАСЧЕТА ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ТРОСОВОЙ СИСТЕМЫ
3.1 Особенности ПТС, требования к ним и выбор
конструктивной схемы
3.2 Исследование верхнего строения ПТС
3.2.1 Математическая модель расчета верхнего строения
ПТС на основе метода контурных уравнений
3.2.2 Применение математической модели для определения критической силы, при которой конструкция
теряет работоспособность.
3.3 Оценка провисания троса
ГЛАВА 4 ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ
АНКЕРА В ГРУНТЕ МОДЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
4.1 Описание модельного эксперимента для свайного анкера.
Цель и методика.
4.2 Результат модельных экспериментов
4.3 Выводы по экспериментам
4.4 Анализ модельных экспериментов
для анкеров с уширением.
ГЛАВА 5 ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕРЖАЩЕЙ
СИЛЫ АНКЕРОВ.
5.1 Численное моделирование методом конечных
элементов
5.2 Определение держащей силы с использованием метода конечных элементов
5.3 Расчет коэффициента удержания в различных
средах грунта
ГЛАВА 6 сопоставление РАСЧЕТНЫХ
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
6.1 Определение несущей способности свайного анкера
на выдергивающую нагрузку по СНиП.
6.2 Определение несущей способности свайного анкера
с использованием метода конечных элементов.
6.3 Определение несущей способности свайного анкера
на наклонную выдергивающую нагрузку по методу
СтоценкоКоровниковой
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На самом деле гибкое сооружение “уходит” от максимального воздействия. Указанное допущение приводит к некоторому завышению нагрузки, но с его учетом возможно разделение проблем нагрузки и внутренних усилий /2/. Трудности также связаны с моделированием волнового воздействия в присутствии сооружения в среде, где волнение развивается. Волны обуславливают пространственный характер и динамическую работу сооружения. Второе допущение традиционно для сквозных сооружений и состоит в том, что присутствие сооружения в среде не влияет на параметры волнения. Для гибких сооружений, хорошо приспосабливающихся к внешнему воздействию, это допущение дает возможность вычислить нам нагрузки по параметрам скоростей и ускорений, получаемых из детерминированных или вероятностных теорий волн. Третье допущение - при волновом воздействии основной вклад в нагрузку дает скоростная ее составляющая (лобовое сопротивление). Принятые допущения позволяют определять нагрузку по пространственному полю скоростей в волне на сооружение, положение которого заранее известно. Были проведены специальные эксперименты в большом волновом лотке. В месте максимального ускорения не наблюдается сколько-нибудь значительного изменения давления. Отсюда следует, что усилия связи определяются и обуславливаются скоростным (лобовым) сопротивлением /. Испытание гирлянд за живыми организмами, проведенной в различных условиях и на различных субстратах, показали, что существует устойчивая связь величины сопротивления организма, обрастателей, субстратов суммарной их массой. Удельно-весовая характеристика сопротивления позволяет проектировать сооружения на заданную урожайность плантации. Конструкции существующих установок для выращивания марскультур на рисунках 1. Важной проблемой при проектировании ПТС является исследование поведения и напряженно-деформированного состояния собственно самих тросов. Этой проблемой посвящены многие работы, в частности, работы / , , , , ,,,0/. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Одной из наиболее ответственных частей (ПТС) является система удержания. Под системами удержания понимают устройства, связывающие верхнее строение с дном водоема и предназначенные для удержания верхнего строения в пределах допускаемых перемещений /, , , , , , /. Главное условие - обеспечение нссмещаемости якорей по поверхности дна, поскольку перемещение якорей одного из элементов сооружения может привести к разрушению других элементов. Якорные устройства должны быть технологичными в изготовлении и монтаже. При их проектировании необходимо стремиться к созданию нематс-риалоемкнх, максимально простых конструкций, не требующих сложной технологической обработки, которые могут быть изготовлены в хозяйствах. Другой путь - замена нескольких “легких” якорей одним мощным якорем заводского изготовления с большей держащей силой. При этом требуется как специальная разработка конструкций якорей, наиболее полно отвечающих характеру работы системы удержання ПТС, так и конструкций самих сооружений, рассчитанных на анкеровку малым количеством якорей. Устройство крепления верхнего строения к якорям должно предусматривать возможность постановки и смены якорных оттяжек. Срок службы якорей должен быть в несколько раз больше, чем самих сооружений. Если верхнее строение обычно рассчитано на один или несколько циклов выращивания (например, два года для ламинарии), то систему удержания рассчитывают на эксплуатацию в течение . Этим обусловлено требование удобства монтажа верхнего строения к якорям. Якоря необходимо оборудовать специальными петлями, удобными для крепления и периодической смены оттяжек. Якоря не должны “теряться”, что может происходить при их постановке на илистых грунтах / - /. Якоря должны обладать одинаковой держащей силой в любых направлениях. Волновые воздействия являются случайными явлениями. Верхнее строение из-за его осуществленной гибкости получает значіггсльньїс перемещения со случайными амплитудами и направлениями, поэтому на якоря передаются усилия, различные по направлению и величине.