SPH方法在沉箱式防波堤随机动力响应研究中的应用

该篇论文《基于SPH方法沉箱式防波堤的数值研究》发表于2013年的沈阳建筑大学学报(自然科学版)第29卷第5期，由姜峰、唐晓成等作者来自大连理工大学建设工程学部。其主要目的是通过数值模拟波浪作用的随机历时过程，为箱式防波堤的受力特性研究提供一种创新的方法。 论文的核心技术是采用光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics, SPH)方法，这是一种无网格粒子法，用于仿真模拟波浪行为。SPH将波浪和防波堤结构都离散成粒子，然后将传统的拉格朗日方程转化为核函数形式，编写出二维程序来模拟波浪的水动力特性。这种方法的优势在于能够考虑波浪荷载的随机特性，使得对规则波作用于结构的随机动力荷载模拟更为精确。 作者将SPH中的防波堤离散粒子分析结果提取出来，进一步引入到有限元软件ANSYS中，进行了防波堤的有限元动力时程分析。这种方法与传统的有网格有限元分析方法相结合，使得对防波堤在波浪随机作用下的动力响应研究得以实现，突破了传统方法的局限。 研究结果显示，运用SPH方法不仅可以捕捉非线性波浪特性，而且能够更真实地模拟水动力效应，从而揭示防波堤结构内部力随时间的变化，以及其动力响应。这为复杂海洋工程结构在波浪作用下的动力响应研究提供了可行的新途径。 该论文的重要性在于它将SPH方法与有限元分析结合起来，开创性地应用于沉箱式防波堤的动态性能研究，为海洋工程设计和安全评估提供了更为精细且准确的数值工具。通过这种方法，工程师们可以更好地理解和预测这类结构在实际海洋环境中的行为，对于保障海洋基础设施的安全具有重要意义。