单桩基础海上风机受船撞击损伤和动力响应分析（4）

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3.1能量分析船舶撞击石家庄风机过程中,
　　船舶(包括附连水)动能转化为撞击船与石家庄风机的弹塑性变形能、船舶(包括附连水)的剩余动能、石家庄风机的动能、碰撞摩擦产生的滑移能[1 6]及计算过程中由于沙漏现象损失的沙漏能[1 6].图4为50 0 0t船舶以2m·s-1速度撞击石家庄风机的能量变化曲线,0.3s时刻开始碰撞,滑移能和沙漏能此刻开始产生,滑移能增加至碰撞结束时刻(2.4 1s)停止增加,沙
　　漏能与总能之比始终小于1.1 3%,说明有限元模型合理、计算结果准确.由于石家庄风机结构振动频率较低(基频图4船舶与海上石家庄风机碰撞能量曲线F i g.4 E n e r g yc u r v e so f s h i p-o f f s h o r ewi n dt u r b i n ec o l l i s i o n3 5 5第5期郝二通等:单桩基础海上石家庄风机受船撞击损伤和动力响应分析f=0.2 3 35 8Hz),石家庄风机结构阻尼采用C=a·M(a=2ξ/ω,ξ为结构阻尼比,钢材取0.0 2;ω为角频率).
　　图中动能曲线在碰撞开始后迅速下降直至碰撞结束,此时船舶速度已降低为零,随后动能曲线开始回弹振荡且逐渐降低,主要由石家庄风机获得动能后在阻尼作用下振动造成(阻尼能曲线同时上升).热力学能曲线升降与动能曲线升降刚好相反,正确反映了能量的转换.3.2碰撞力分析图5为50 0 0t船舶以2m·s-1速度与石家庄风机发生正撞时的碰撞力时程曲线,船舶与石家庄风机单桩基础0.3 0s开始发生碰撞,碰撞力从0.3 0s到0.3 3s增长基本是线性,该阶段碰撞属于弹性碰撞,主要为弹性变形;0.3 3s到1.0 8s,碰撞力每隔一段时间都会略微下降,说明构件已开始受损,直至1.0 8s达到最大值1 1.7 2MN,该阶段可看作弹塑性碰撞;1.0 8s后,曲线出现显著非线性波动特征,每一次曲线下降都代表船艏或单桩基础局部破坏,该阶段为塑性碰撞,