鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度研究

作者：王呈; 陈晓辉; 喻国良^*

来源：浙江大学学报(理学版), 2020, 47(02): 253-260.

• 鱼雷锚
• SPH
• FEM
• 贯入深度
• 钙质砂床
• DPAⅢ动力贯入锚

鱼雷锚安装简单、快速,是一种在海洋工程中具有良好应用前景的锚固结构,其在钙质砂床的贯入深度关乎其系泊结构物的稳定性和抗风浪能力。基于耦合的SPH (光滑粒子流体动力学法)和FEM (有限元法)算法,针对Richardson(2008)研究的鱼雷锚建立了有限元模型,在Abaqus平台上,数值模拟了该鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度,并模拟了不同的贯入速度、锚重量和锚-土界面间的摩擦系数等对鱼雷锚贯入深度的影响。通过对比数值模拟结果与Richardson(2008)提供的实验结果可知,耦合的SPH-FEM算法可以快速准确地模拟鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度。此外,由参数化研究可知,鱼雷锚的锚重、贯入速度和锚-土间摩擦系数对鱼雷锚的贯入深度影响显著。特别地,当贯入速度大于某一临界值时,贯入深度基本上与贯入速度成正比。最后,基于Richardson实验数据和本次数值模拟获得的65组数据,从能量法的角度提出了鱼雷锚在钙质砂床中贯入深度的预测公式,为动力锚的设计和应用提供理论支撑。此外,经初步验证,该公式也可用于预测DPAⅢ动力贯入锚在钙质砂床中的贯入深度。

• 单位
  海洋工程国家重点实验室; 上海交通大学; 建筑工程学院