桥梁复合材料防撞护舷的结构设计摘要：采用有限元法对某3000t船舶与桥梁防撞护舷碰撞的动力学特性进行分析.通过将护舷试样的碰撞试验与有限元计算结果进行对比，完善该防撞护舷的有限元模型，使其更可靠.用ANSYS/LSDYNA模拟3000t船舶撞击3种不同护舷（D型、圆环型和板型）的过程.不同护舷吸能结果表明：对于D型护舷，船舶会碰到桥墩，失去作用；对于板型护舷，船舶变形严重；圆环型护舷的效果最好.关键词：桥梁；护舷；船舶；碰撞；复合材料；动力学特性；非线性有限元：U441.4文献标志码：BAbstract：Thefiniteelementmethodisusedtoanalyzethecollisiondynamicscharacteristicsof3000tshipwhileitcollideswithbridgeanticollisionfender.Toperfectthefiniteelementmodeloftheanticollisionfenderandmakeitmorereliable，theexperimentalresultsofthefend---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---ersamplearecomparedwiththefiniteelementcalculationresults.ANSYS/LSDYNAisusedtosimulatetheprocessofthecollisionof3000tshipwiththreetypesoffenders（Dtype，ringtypeandplatetype）.Theenergyabsorptionresultsofthesedifferentfendersshowthat，theshipcouldimpactthebridgepierwhilethefenderisDtype，whichwouldbeoutofaction；thedeformationoftheshipisseriouswhilethefenderisplatetype；theringtypefenderarethebest.Keywords：bridge；fender；ship；collision；compositematerial；dynamicscharacteristics；nonlinearfiniteelement0引言虽然桥梁本体设计时一般要求能够承载一定的冲击，但若桥梁不设防撞装置，则船舶与桥梁碰撞时将直接与桥墩接触，由于二者的刚度均较大，不能通过变形吸收能量，会对桥墩产生极大的撞击力，极易造成船毁桥塌事故.[1]为桥梁设计合适的防撞护舷装置，通过吸收撞---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---击能量降低船舶对桥墩的撞击力，对于船舶和桥梁的安全有非常重要的现实意义.传统的桥梁防撞护舷多采用钢制金属材料或橡胶材料，不少专家学者对二者进行比较深入的研究.李元音等[2]提出用有限元非线性分析方法对码头橡胶护舷进行设计，改变单纯依赖实体试验或物理模型获得护舷力学性能的方式.李干华等[3]研究M型、D型、CY型和鼓型橡胶护舷防撞装置，并从产品结构、力学性能、安装维护和成本价格等方面进行相关的比较分析.张峰[4]以东海大桥为工程背景，总结现有规范、计算理论及计算公式的适用条件，提出适合跨海大桥撞击力的计算公式和计算方法.蒋致禹[5]结合非线性有限元仿真，研究橡胶护舷和钢质护舷在冲击作用下的变形失效，并根据耐撞性指标对钢质护舷进行优化设计.然而，不论是钢制金属材料还是橡胶材料，二者都存在一定的缺陷，前者较为笨重，安装使用不便，容易因腐蚀而造成性能下降，后者则有易老化的问题.与传统金属材料和橡胶材料相比，复合材料具有更好的耐久性和抗腐蚀能力，吸能性能更强，压溃载荷分布也更均匀[68]，因此对复合材---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---料防撞护舷进行研究具有重要意义.王宝来等[9]根据复合材料的特点以及基体、增强相、截面和工艺等对复合材料强度的影响，阐述复合材料的宏观强度理论中不同准则之间的差异和特点以及失效破坏准则.复合材料在撞击作用下变形过大会发生基体失效、纤维失效、纤维基体剪切失效、分层等不同形式的局部失效.这些局部失效的产生与扩展将会使复合材料结构的承载能力降低并导致最终破坏.[10]本文以复合材料内填耗能闭孔泡沫材料构成的防撞护舷为研究对象，采用ANSYS仿真计算方法在LSDYNA平台上研究3种复合材料防撞护舷结构在3000t船舶撞击载荷作用下的动力学特性，计算结构在碰撞过程中产生的位移、速度、应变能和最大碰撞力等，以满足使船撞力降低到52.4%以下的设计要求.1防撞护舷理论计算与试验结果对比为得到护舷的单元类型和材料属性，进而得到精确的有限元模型，需要对护舷试样进行碰撞试验和有限元仿真计算.试样模型见图1.试样表面由玻璃纤...