伪静态水动力荷载 - CAESAR II - 帮助

用户可以模拟管道单元承受水动力作用产生的荷载。

流体作用会对管道单元施加很大的荷载，施荷方式与风荷载相似，但要复杂得多。

用波理论和波形计算节点的水质点速度和加速度。然后用Morrison方程F = ½ * r * Cd * D * U * |U| + p/4 * r* Cm * D2* A计算作用于单元的荷载。

式中：

r ——指流体密度

Cd——指阻力系数

D——指管道直径

U——指质点速度

Cm——指惯性系数

A——指质点加速度

水质点速度和加速度是包含波浪或洋流作用的矢量。 除了Morrison方程施加的力以外，管道单元还要承受升力和浮力。 升力定义为垂直作用于速度矢量和单元轴向所形成的平面的力。 升力为：

Fl = ½ *r * Cl * D * U2

式中：

r——指流体密度

Cl——指升力系数

D——指管道直径

U——指质点速度

浮力向上作用，相当于单元排出的流体体积重量。

可以用标准有限元方程描述管道系统：

[K] {x} = {f}

式中：

[K]——指整个系统的全局刚度矩阵

{x}——指要求解的位移/旋转向量

{f}——指全局荷载向量

计算伪静态水动力荷载

1. 像重量、压力和温度那样，把水动力作用产生的单元荷载置于 {f}的适当位置。

2. 对方程组执行标准有限元求解，以确定[K]和 {f}。

3. 用计算得到的位移向量{x}计算单元力。

4. 用计算得到的单元力计算单元应力。

除浮力外，所有其他作用于单元的水力荷载都是质点速度和加速度的函数。