绳网撤离滑道缓降结构设计与力学特性数值仿真研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mars1998
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绳网缓降结构是海上应急撤离系统的核心功能构件,在前期设计中由于对人体载荷施加及各缓冲配件受力特性的了解不充分,导致设计时各构件安全系数取值保守,不但增加了总体结构的重量,同时也无法充分发挥各构件的缓冲能力。本文采用原理试验与数值模拟相结合的方法,针对绳网在人体缓冲下滑过程中的力学特性开展研究,包括绳网被动缓冲变形、载荷传导路径、缓冲配件结构参数对缓冲效能的影响等内容,具体研究工作如下:首先,查阅海上撤离系统的研究背景、研究目的及海上撤离系统涉及的相关法规、规章,并对国内外海上撤离系统以及海上撤离系统中撤离通道的发展现状进行总结归纳。在分析国内外现有的海上撤离滑道结构特点的基础上,结合海上复杂的环境设计完成绳网撤离滑道缓降结构,并对其开展原理验证试验。其次,结合绳网撤离滑道原理验证试验,得到缓降结构在撤离人员下滑过程中的变形特征,明确缓冲绳网的变形特点及末端支撑构件的受力特征。基于绳网撤离滑道中缓冲构件的实际工作状态,对其结构的受力特征和变形特点进行归纳和分析。在此基础上构建缓降结构数值模拟的计算框架,再现人员撤离时绳网撤离滑道内缓冲网片的全过程缓降过程,并与试验进行对比,验证了该计算框架的有效性。再次,采用数值计算的方法,对柔性绳网撤离滑道内缓冲网片结构在人员下落冲击下的变形特征和传力机理进行精细化分析,得出缓冲网片和相关组件的受力和变形特点,以及相应的时间次序。分析网片缓冲过程中的力学特性,并分析总结出柔性缓降结构的传力途径,结合传力途径将人员下滑过程分解为滑入、滑行、滑出三个工作阶段,分析了三阶段各缓冲构件的受力变形特点及能量分配比例。最后,从改善缓冲网片的工作条件,提高网片工作寿命角度,运用绳网撤离滑道数值模拟计算框架,分析了左(右)支撑绳直径、下支撑绳直径及支撑弹簧刚度对缓冲网片和构件之间受力和变形的影响,为缓冲网片结构设计提供参考。
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