耙吸挖泥船耙齒土體切削力學(xué)分析和數(shù)值仿真.pdf

1、申請上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文耙吸挖泥船耙齒土體切削力學(xué)分析和數(shù)值仿真碩士研究生：劉修成學(xué)號(hào)：1120109124導(dǎo)師：何炎平研究員指導(dǎo)老師：何炎平申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：船舶與海洋工程所在單位：船舶海洋工程與建筑學(xué)院答辯日期：2015年1月授予學(xué)位單位：上海交通大學(xué)上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院2015年1月摘要I耙吸挖泥船耙齒土體切削力學(xué)分析和數(shù)值仿真摘要耙吸挖泥船因其具有作業(yè)時(shí)不礙航的優(yōu)勢，并能完成自航、吸挖、裝運(yùn)、吹填等疏浚全

2、過程作業(yè)而得到廣泛的應(yīng)用，研究耙齒的土體切削過程對提高耙頭的挖掘效率必不可少。本文從力學(xué)模型和數(shù)值仿真這兩個(gè)方面入手，對此過程進(jìn)行了深入研究。首先，分析對比學(xué)者基于被動(dòng)土壓力理論所建立的不同三維土體切削力學(xué)模型，為數(shù)值仿真所得到的結(jié)果提供參照，然后針對傳統(tǒng)的Lagrange描述土體單元在切削模擬中所出現(xiàn)的網(wǎng)格扭曲所導(dǎo)致的迭代不收斂問題，引入單元?jiǎng)h除技術(shù)的Lagrange方法和ALE方法，選用考慮土壤粘塑性的MAT147材料模型，運(yùn)用LS

3、DYNA的動(dòng)態(tài)顯式算法分別對單個(gè)耙齒土體切削過程進(jìn)行模擬，分析了切削過程中土的破壞形態(tài)、單元應(yīng)力分布和應(yīng)變特征，以及切削力與切削深度、切削速度之間的關(guān)系，指出了ALE方法在解決土體大變形與模擬土屑形態(tài)時(shí)的優(yōu)勢。隨后進(jìn)一步研究多耙齒的相互作用以及高壓沖水預(yù)切削作用效果，以Godwin實(shí)驗(yàn)得到修正后土體側(cè)邊失效區(qū)的輪廓為基礎(chǔ)，建立多耙齒以及存在預(yù)切削作用的力學(xué)模型，以單位破壞剖面上所需切削力的最小值為目標(biāo)函數(shù)研究耙齒之間以及耙齒與沖水噴嘴的