單樁基礎海上風機受船撞擊損傷和動力響應分析（4）

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3.1能量分析船舶撞擊石家莊風機過程中,
　　船舶(包括附連水)動能轉化為撞擊船與石家莊風機的彈塑性變形能、船舶(包括附連水)的剩余動能、石家莊風機的動能、碰撞摩擦產生的滑移能[1 6]及計算過程中由于沙漏現象損失的沙漏能[1 6].圖4為50 0 0t船舶以2m·s-1速度撞擊石家莊風機的能量變化曲線,0.3s時刻開始碰撞,滑移能和沙漏能此刻開始產生,滑移能增加至碰撞結束時刻(2.4 1s)停止增加,沙
　　漏能與總能之比始終小于1.1 3%,說明有限元模型合理、計算結果準確.由于石家莊風機結構振動頻率較低(基頻圖4船舶與海上石家莊風機碰撞能量曲線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:單樁基礎海上石家莊風機受船撞擊損傷和動力響應分析f=0.2 3 35 8Hz),石家莊風機結構阻尼采用C=a·M(a=2ξ/ω,ξ為結構阻尼比,鋼材取0.0 2;ω為角頻率).
　　圖中動能曲線在碰撞開始后迅速下降直至碰撞結束,此時船舶速度已降低為零,隨后動能曲線開始回彈振蕩且逐漸降低,主要由石家莊風機獲得動能后在阻尼作用下振動造成(阻尼能曲線同時上升).熱力學能曲線升降與動能曲線升降剛好相反,正確反映了能量的轉換.3.2碰撞力分析圖5為50 0 0t船舶以2m·s-1速度與石家莊風機發生正撞時的碰撞力時程曲線,船舶與石家莊風機單樁基礎0.3 0s開始發生碰撞,碰撞力從0.3 0s到0.3 3s增長基本是線性,該階段碰撞屬于彈性碰撞,主要為彈性變形;0.3 3s到1.0 8s,碰撞力每隔一段時間都會略微下降,說明構件已開始受損,直至1.0 8s達到最大值1 1.7 2MN,該階段可看作彈塑性碰撞;1.0 8s后,曲線出現顯著非線性波動特征,每一次曲線下降都代表船艏或單樁基礎局部破壞,該階段為塑性碰撞,