عنوان

مطالعه عددی نیرو های ضربه ای ناشی از توده یخ شناور به سازه شناور مجاور با لحاظ اندرکنش سازه – سیال

پ۲۵۸۸۳

per

مطالعه عددی نیرو های ضربه ای ناشی از توده یخ شناور به سازه شناور مجاور با لحاظ اندرکنش سازه – سیال

پوریا اصدقی شرامین

فنی و مهندسی عمران

۱۴۰۰

۱۰۲ص.

سی دی

کارشناسی ارشد

عمران - سواحل، بنادر و سازه های دریایی

۱۴۰۰/۰۶/۲۹

امروزه با توجه به گسترش فعالیت های حوزه نفت و گاز در مناطق پوشیده از یخ و همچنین نیاز به احداث زیر ساخت های عمرانی و سازه های فراساحلی در این مناطق ، بررسی اثرات ناشی از یخ بر روی سازه های دریایی به یک موضوع مهم تبدیل شده است . ضربات ناشی از تکه یخ های شناور بر روی سازه های دریایی باعث تخریب سازه ای یا مشکلات عملکردی در این سازه ها می شوند. لذا در این پژوهش اثر ناشی از برآیند نیروهای ضربه ای تکه یخ شناور بر روی سازه دریایی شناور مورد بررسی قرار گرفت . بدین منظور مدلسازی عددی مساله با استفاده از نرم افزار انسیس برای انجام تحلیل های عددی و بدست آوردن نتایج مورد استفاده واقع شد . لذا در این تحقیق نوع تخت یخ شناور با در نظر گرفتن دو اندازه مختلف و تحت تاثیر موج منظم در چهار زاویه مختلف 0،30،45و 60 درجه مورد بررسی قرارگرفت برای در نظر گرفتن اثرات موج نامنظم یک طیف موج نامنظم نیز در تحلیل آورده شده است . مدلسازی تکه یخ شناور ، پایه و موج ها با در نظر گرفتن اثرات اندرکنش سازه و سیال با استفاده از روش المان محدود توسط نرم افزار انسیس انجام گرفته است . نتایج حاکی از آن است که جابجایی در اثر افزایش زاویه موج بیشتر می شود ولی با افزایش ضخامت تکه یخ شناور میزان جابجایی و تغییر مکان مرکز ثقل یخ شناور بر اساس موج کاهش می یابد که قابل انتظار است . نیروی وارده به پایه شناور با افزایش زاویه کاهش می یابد . با افزایش ابعاد تکه یخ شناور نیروی وارده به سازه پایه به شدت افزایش می یابد . مقادیر نیروی وارده در اثر موج نامنظم حدود 10 درصد از مقادیر نیروی ناشی از موج استوکس مرتبه دو بیشتر است به طوری که در صورت افزایش ابعاد یخ شناور تاثیرات موج نامنظم به شدت بیشتر می شود و نیروی ناشی از موج نامنظم در حدود 5/1 برابر موج منظم خواهد شود . با افزایش زاویه موج فشار وارد بر جداره پایه شناور افزایش پیدا میکند . در مقایسه دو نوع تکه یخ شناور کوچک و بزرگ فشار وارد بر جداره پایه شناور ناشی از یخ بزرگ بسته به زاویه موج به اندازه 10 تا 30 درصد کمتر از یخ کوچکتر است . در اثر موج نامنظم مقادیر فشار وارد بر جداره پایه شناور، از مقادیر ناشی از موج منظم به اندازه 15 درصد کمتر است .با افزایش ابعاد تکه یخ شناور ، مقادیر کرنش الاستیک ، تنش معادل و به تبع آن نیروی وارد بر سازه پایه شناور به صورت غیر خطی افزایش پیدا میکند

Currently, due to the development of oil and gas activities in ice-covered areas and also the need to build infrastructure and offshore structures at this level, the study of the effects of ice on offshore structures has become an important issue. Impacts from floating ice floes on offshore structures cause structural damage with functional problems in these structures. Therefore, in this study, the effect of the impact forces of a floating iceberg on a floating marine structure was investigated. For this purpose, numerical modeling of the problem was used using Ansys software to perform numerical analysis and obtain the results. Therefore, in this study, the tabular type of floating ice was examined by considering two different sizes and under the influence of regular wave at four different angles of 0, 30, 45 and 60 degrees. To consider the effects of irregular wave, an irregular wave spectrum is also given in the analysis. . Modeling of floating ice pieces, Pile and waves by considering the interaction effects of structure and fluid (FSI )using finite element method has been done by Ansys software.The results show that the displacement increases due to the increase of the wave angle, but with the increase of the thickness of the floating ice piece, the displacement of the center of the floating ice surface decreases based on the wave, which is to be expected. The force applied to the floating Pile decreases with increasing angle. As the dimensions of the floating iceberg increase, the force applied to the Pile structure increases sharply. The amount of force due to the irregular wave is about 10% of the amount of force due to the Stokes 2nd order wave , so that if the dimensions of the floating ice increase, the effects of the irregular wave increase sharply and the force due to the irregular wave is about 1.5 times The wave will be regular. As the angle of the wave increases, the pressure on the wall of the floating Pile increases. Comparing the two types of small and large floating ice cubes, the pressure on the Pile wall of the large ice float is 10 to 30% less than the smaller ice, depending on the wave angle. Due to the irregular wave, the values of pressure on the floating Pile wall are 15% less than the values caused by the regular wave. As the dimensions of the floating ice sheet increase, the values of the elastic strain, the equivalent stress, and consequently the force exerted on the floating Pile increase nonlinearly.

Numerical Study of impact forces due to floating ice mass on adjacent floating structure with considering of Fluid-Structure interaction

‏اصدقی شرامین،

‏‏پوریا

تهيه کننده

‏ کلاته،

‏مجتهدی،

‏‏فرهود

علیرضا

استاد راهنما

استاد مشاور

‏ تبریز