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基于Voronoi切割算法的碎冰區構造及離散元分析
朱紅日; 季順迎; 劉璐 大連理工大學工業裝備結構分析國家重點實驗室; 大連116024
關鍵詞：碎冰區 voronoi切割算法 離散元方法 錐體海洋結構 冰荷載
摘要：離散元方法廣泛應用于海冰,特別是碎冰區的動力過程及其對海洋結構作用過程的數值模擬。為構造碎冰區中的冰塊幾何特性,基于二維Voronoi圖方法對計算域進行隨機切割以生成碎冰區中冰塊的幾何形態,并采用球體單元對每個碎冰塊單元進行填充,從而確定碎冰區的初始分布場。在采用Voronoi圖進行碎冰區構造時,可對冰塊尺寸、幾何形態和密集度等海冰參數進行設定。為確定冰塊的不同幾何規則度,綜合采用排斥法和擾動法以定量地控制碎冰塊幾何形態從完全隨機分布到規則分布的連續變換。為分析不同幾何規則度下碎冰塊的幾何特性概率分布規律,對計算域內冰塊的面積和邊數等參數進行統計分析,從而可更合理地參數化控制初始冰場中碎冰塊的幾何特性。在此基礎上,本文基于粘接-破碎的球體離散元方法對不同冰況下錐體結構的冰荷載進行了數值計算,討論分析了碎冰區的海冰密集度、冰塊面積和幾何規則度對冰載荷的影響。
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