纤维系泊缆绳力学性能试验和数值研究

【作者】 张雨锋； 连宇顺； 郑金海； 陈文兴； 刘海笑； S C Yim；

【机构】 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室； 河海大学港口海岸与近海工程学院； 浙江理工大学纺织纤维材料与加工技术国家地方联合工程实验室； 天津大学建筑工程学院； 俄勒冈州立大学；

【摘要】 由于海洋中系泊缆绳尺寸较大,对相关的纤维缆绳进行力学试验往往会消耗大量的人力、物力,且随着有限元技术的不断发展,有限元模拟的速度越来越快,成本大大减小。基于此,首先提出了一种新的三维建模方法来模拟12股HMPE纤维缆绳结构,使用有限元软件Abaqus模拟了12股HMPE纤维缆绳破断过程,用于此目的的数值模型不仅再现了缆绳的三维几何形状及其材料的非线性时间相关应力-应变行为,而且对缆绳破断过程进行了可视化分析,得到了应变-张力曲线。其次,开展了不同尺寸纤维缆绳受正弦荷载、阶梯荷载后的有限元模拟。除此之外,对3个不同的纤维缆绳有限元模拟工况分别进行了对应的试验,结果表明,纤维缆绳在受到不同荷载情况下自身应变的变化与试验结果较吻合,为今后对12股缆绳进行有限元分析提供了一定的参考价值。更多还原