船舶应急抛锚沉贯过程动力大变形数值模拟研究

来源：计算力学学报杂志2025年第6期北京时间：

作者：刘福海,李志轩,易平

单位：国网经济技术研究院有限公司, 北京 102209,大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, 大连 116024,大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室, 大连 116024

摘要：海床中通常有管线、隧道以及光缆等结构物。如果船舶在该海域中应急抛锚,就应考虑船锚的沉贯是否对海底结构物的安全产生影响。通过大变形有限元模拟探究了船用霍尔锚在砂土中的抛锚沉贯深度和土体被扰动的深度,研究了抛锚速度、锚重以及砂土相对密实度对沉贯深度和被扰动土体深度的影响。在大变形模拟中,采用应变软化的摩尔-库仑本构模型表征中密砂和密砂的应变软化与剪胀特性。数值模拟结果表明,17.8 t和42 t的船锚在砂土中的抛锚沉贯深度均小于2.0 m。根据数值模拟结果建立了抛锚深度、锚的总能量(动能和重力势能)和砂土土性参数之间的经验公式。在对砂土中的船锚受力分析的基础上,结合牛顿第二定律建立了霍尔锚在砂土中动力贯入时的运动微分方程,实现了对锚的沉贯深度-下落速度曲线的预测。

关键词：霍尔锚,抛锚深度,砂土,抛锚速度,

基金资助：国家自然科学基金(51890915)资助项目.