| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第20-38页 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 | 第20-21页 |
| 1.2 海洋结构冰荷载研究的方法 | 第21-35页 |
| 1.2.1 基于测量方法的冰载荷获取方法 | 第21-27页 |
| 1.2.2 基于理论分析的冰荷载获取方法 | 第27-35页 |
| 1.3 基于GPU的离散元高性能计算 | 第35页 |
| 1.4 本文研究内容及结构 | 第35-38页 |
| 2 具有粘结效应的离散单元法基本理论 | 第38-54页 |
| 2.1 单元间的接触模型 | 第38-41页 |
| 2.2 单元的运动方程 | 第41-42页 |
| 2.3 单元间的阻尼作用 | 第42-44页 |
| 2.4 时间步长 | 第44-45页 |
| 2.5 单元间的平行粘结模型 | 第45-46页 |
| 2.6 球形颗粒与三角形边界单元的接触模型 | 第46-51页 |
| 2.6.1 三角形边界单元 | 第46-47页 |
| 2.6.2 接触判断 | 第47-50页 |
| 2.6.3 接触力计算 | 第50-51页 |
| 2.7 球形颗粒与圆锥形边界的接触模型 | 第51-53页 |
| 2.7.1 锥形边界单元 | 第51页 |
| 2.7.2 接触判断 | 第51-53页 |
| 2.8 小结 | 第53-54页 |
| 3 基于CUDA-GPU架构的离散元并行算法 | 第54-76页 |
| 3.1 并行计算技术 | 第54-55页 |
| 3.1.1 并行计算的基本体系结构 | 第54-55页 |
| 3.1.2 并行编程语言和模型 | 第55页 |
| 3.2 GPU硬件架构 | 第55-57页 |
| 3.2.1 GPU计算的发展历程 | 第55-56页 |
| 3.2.2 GPU与CPU硬件比较 | 第56-57页 |
| 3.2.3 用于高性能计算的Kepler架构 | 第57页 |
| 3.3 CUDA的编程和执行模型 | 第57-61页 |
| 3.3.1 CUDA编程方法 | 第57-59页 |
| 3.3.2 CUDA线程结构 | 第59页 |
| 3.3.3 CUDA存储器模型 | 第59-61页 |
| 3.4 离散元并行算法在单GPU上的实现 | 第61-70页 |
| 3.4.1 离散元并行算法介绍 | 第61-65页 |
| 3.4.2 离散元关键算法的CUDA实现 | 第65-70页 |
| 3.5 GPU并行算法的验证 | 第70-72页 |
| 3.6 GPU计算性能的测试 | 第72-75页 |
| 3.6.1 测试平台与测试算例 | 第72-73页 |
| 3.6.2 测试结果分析 | 第73-75页 |
| 3.7 小结 | 第75-76页 |
| 4 离散元方法在海冰力学性质模拟中计算参数的验证 | 第76-113页 |
| 4.1 模型参数校准方法 | 第76-78页 |
| 4.2 海冰力学性质的离散元模拟 | 第78-85页 |
| 4.2.1 海冰单轴压缩和三点弯曲试验 | 第79-80页 |
| 4.2.2 海冰单轴压缩和三点弯曲试验的离散元模拟 | 第80-85页 |
| 4.3 关键细观力学参数的选取分析 | 第85-106页 |
| 4.3.1 颗粒排列方式对宏观力学特性的影响 | 第86-89页 |
| 4.3.2 加载速率对宏观力学特性的影响 | 第89页 |
| 4.3.3 接触弹性模量对宏观力学特性的影响 | 第89-90页 |
| 4.3.4 海冰破坏强度准则 | 第90-97页 |
| 4.3.5 颗粒粒径对力学特性的影响 | 第97-103页 |
| 4.3.6 最大粘结强度对压缩强度与弯曲强度的影响 | 第103-105页 |
| 4.3.7 卤水体积对压缩强度与弯曲强度的影响 | 第105-106页 |
| 4.4 海冰与斜面结构相互作用的DEM模拟 | 第106-111页 |
| 4.4.1 冰与斜面结构相互作用的二维理论模型 | 第106-108页 |
| 4.4.2 冰与斜面结构相互作用的DEM模拟 | 第108-111页 |
| 4.5 小结 | 第111-113页 |
| 5 固定式海洋平台结构冰荷载的离散元分析 | 第113-145页 |
| 5.1 锥体平台结构冰荷载的离散元分析 | 第113-133页 |
| 5.1.1 JZ20-2-MUQ平台现场测量结果 | 第113-114页 |
| 5.1.2 单个锥体结构冰荷载的DEM模拟 | 第114-121页 |
| 5.1.3 与ISO标准对比 | 第121-123页 |
| 5.1.4 不同倾角锥体结构冰荷载的DEM模拟 | 第123-128页 |
| 5.1.5 多桩腿锥体导管架平台结构的冰荷载遮蔽效应 | 第128-133页 |
| 5.2 直立腿结构冰荷载的离散元分析 | 第133-139页 |
| 5.2.1 JZ9-3 MDP-1现场测量结果 | 第133页 |
| 5.2.2 冰与直立结构相互作用的DEM模拟 | 第133-139页 |
| 5.3 多桩腿自升式海洋平台结构冰荷载的离散元分析 | 第139-144页 |
| 5.4 小结 | 第144-145页 |
| 6 海冰与浮式平台和船体结构相互作用的离散元分析 | 第145-165页 |
| 6.1 浮式海洋结构 | 第145-148页 |
| 6.1.1 浮力及拖曳力计算 | 第145-146页 |
| 6.1.2 浮式结构的运动求解 | 第146-148页 |
| 6.2 浮式海洋平台的冰荷载分析 | 第148-155页 |
| 6.3 船舶在冰区航行过程的DEM模拟 | 第155-164页 |
| 6.3.1 “雪龙”破冰船DEM模型 | 第155-156页 |
| 6.3.2 DEM模拟过程及结果 | 第156-162页 |
| 6.3.3 船首线性荷载 | 第162-164页 |
| 6.4 小结 | 第164-165页 |
| 7 结论与展望 | 第165-169页 |
| 7.1 结论 | 第165-167页 |
| 7.2 创新点摘要 | 第167页 |
| 7.3 研究展望 | 第167-169页 |
| 参考文献 | 第169-182页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第182-184页 |
| 致谢 | 第184-185页 |
| 作者简介 | 第185页 |
