六边形桥墩防撞装置等效弹性系数与几何参数研究

"这篇论文是2011年由杨峰和杨黎明发表在《宁波大学学报（理工版）》第24卷第2期，主要探讨了六边形结构桥墩柔性防撞装置的等效弹性系数研究。研究基于我国自主研发的桥梁防撞设备，构建了一个物理模型，该模型由两个六边形结构的钢围组成，它们之间由均匀分布的弹簧圈连接。通过弹性地基梁理论分析模型在小变形条件下的力学响应，进而求解微分方程以确定平动状态下的等效弹性系数。" 本文的核心知识点包括： 1. 等效弹性系数：这是一个关键参数，它反映了六边形结构桥墩柔性防撞装置在受到撞击时的动态响应。这个系数依赖于六边形结构的几何参数、弹簧的弹性系数、钢围的抗弯刚度以及撞击力作用点的位置。 2. 物理模型：研究中提出的模型由两个六边形钢围构成，它们之间通过弹簧连接，模拟了实际防撞装置的弹性行为。这样的设计旨在模拟真实场景下防撞装置对桥梁的保护作用。 3. 弹性地基梁理论：论文应用此理论来分析模型在小变形情况下的力学特性，这是分析结构响应的基础，有助于理解防撞装置如何分散和吸收撞击能量。 4. 结构参数影响：研究发现，当外钢围未发生塌陷时，结构的几何参数对等效弹性系数的影响最大。这意味着防撞装置的设计形状和尺寸对其性能至关重要。 5. 等效抗弯刚度阈值：如果装置的等效抗弯刚度超过0.25，可以认为外钢围具有接近刚性的行为；而当这个值远小于0.25时，撞击点附近的外钢围可能会发生塌陷，表明了刚度对防撞效果的决定性作用。 6. 防撞装置设计：论文提出了一个新的桥梁防船舶撞击的柔性防撞装置，并结合LS-DYNA软件进行了数值模拟，提供了不同工况下的撞击力与时间的关系，为防撞装置设计提供了量化依据。 7. 参数选择：由于缺乏明确的动力学方法来确定防撞装置的结构参数，寻求简化动力学方法来预估这些参数变得尤为重要。等效弹性系数的评估是这一过程的关键步骤。 8. 数值仿真与实验：现有的防撞设计依赖于标准规范、试验和数值仿真，但这些方法都有其局限性。数值仿真虽然能提供更精确的结果，但计算量大且参数选取复杂，因此简化模型和等效弹性系数的研究显得尤为必要。 这篇论文通过深入研究六边形结构桥墩柔性防撞装置的等效弹性系数，为桥梁防撞设计提供了新的理论支持和方法论，对于提高桥梁的安全性和抵御船舶撞击的能力具有重要的实践意义。