【摘 要】
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波浪猛烈地冲击海洋结构物会导致海洋结构物部分损坏或整体坍塌。为了设计更加合理的防浪结构,国内外学者对波浪冲击作用机理做了大量二维仿真和实验研究。实验研究的主要方法为测量实验室造浪机产生的波浪与结构物模型表面的冲击压力,统计分析得出经验公式。这种实验方法受实验室水槽大小、模型规模、环境单一等限制,无法真实的还原测试环境,获得结论的普适性不高,而现场测试缺乏通用可行的测试方法和测试系统。本文开展了动态
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波浪猛烈地冲击海洋结构物会导致海洋结构物部分损坏或整体坍塌。为了设计更加合理的防浪结构,国内外学者对波浪冲击作用机理做了大量二维仿真和实验研究。实验研究的主要方法为测量实验室造浪机产生的波浪与结构物模型表面的冲击压力,统计分析得出经验公式。这种实验方法受实验室水槽大小、模型规模、环境单一等限制,无法真实的还原测试环境,获得结论的普适性不高,而现场测试缺乏通用可行的测试方法和测试系统。本文开展了动态波浪冲击压力测试技术的研究。通过对三维波浪冲击平面靶板过程的仿真,分析研究了波浪冲击压力作用机理,获取波浪冲击压力分布及信号特征。依据仿真结果提出了一种波浪冲击压力测试方法,设计了一款多路存储式通用型波浪冲击压力测试系统。并通过系统的性能测试和模拟实验,验证了系统设计的合理性。首先基于耦合的欧拉-拉格朗日法(CEL),参考溃坝理论模型,构建了受重力作用自由涌动形成的波浪模型,并建立了零初始水位、低初始水位和高初始水位三种仿真状态,使用有限元分析软件ABAQUS,对三维波浪冲击过程仿真。依据仿真结果,分析了三种初始水位的涌浪过程和冲击过程并做了对比,分析了冲击区域压力分布以及最猛烈冲击压力的产生机理与信号特征。然后依据分析的结果,结合测试环境条件,提出了一种通用智能低功耗采样的波浪冲击压力测试方法。根据测试要求提出测试系统技术指标,设计并研制了由记录仪、读数盒、数据分析软件三部分构成的测试系统,另外对记录仪进行了电路防水和结构防水双重设计。最后为验证测试系统的可靠性,对系统进行了防水测试、功耗测试以及波浪冲击模拟实验,获得了较为理想的实验结果。
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