基于蚯蚓仿生海底横向勘测仪器研发与试验研究
寇海磊，陈玉静，王永康，陆佳清，安兆暾
（中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266500）
摘 要：传统岩土性质调查为点式竖向勘察，不适用于海底采矿过程中面积广、土层浅的海底勘察技术需求。受蚯蚓蠕动行进方式的启发，研发了一种搭载静力触探探头的仿生蚯蚓横向勘测仪器。该仪器总长度 1. 56 m，主体外径 75. 0 mm，总质量17. 0 kg，主要由勘测装置、仿生驱动装置、数据采集装置三部分组成。勘测装置主要由静力触探探头构成，可测量行进过程中探头锥尖阻力与超孔隙水压力；仿生驱动装置可以驱动仪器在土壤中横向行进；数据采集装置可实时记录、储存行进过程中测得的数据。通过室内水槽试验，对该仪器在海洋黏土中横向行进的可行性进行了验证。结果表明，当土体不排水抗剪强度Su为0. 60、1. 25、1. 75 kPa时，该仪器可在土中正常行进，仪器横向行进1. 0 m所需时间分别为40、60、110 min。当土体不排水抗剪强度Su由0. 60 kPa增大到1. 25、1. 75 kPa时，该仪器测得的锥尖阻力分别增大至Su为0. 60 kPa时的2. 25倍和3. 97倍，相应的超孔隙水压力增大至1. 27倍和2. 00倍。
关键词：海底采矿；仿生蚯蚓；横向勘测仪器；静力触探探头
基于CEL与SPH对比分析的深海采矿车履带转向特性研究
蒋志豪1，2，3，吕海宁1，2，3，杨建民1，2，3，孙鹏飞1，2，3，夏茂臻1，2，3，毛竞航1，2，3
（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572025；3. 上海交通大学 海洋装备研究院，上海 200240）
摘 要：目前，大变形有限元方法被广泛应用于履带式深海采矿车直行过程中的履带-土体相互作用研究，而被应用于转向运动的相关研究并不充分。基于两种适用于大变形分析的数值方法——耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法与光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行对比分析，研究履带式深海采矿车在海底土转向运动中的动力学特性。首先基于海底土的物理力学特性建立弹塑性力学表征的土体数值模型，并进行了土力学直剪试验的数值模拟，验证了土体数值模型的准确性。接着采用 CEL 与SPH方法开展了不同履齿高度、履齿形状和履带长宽比对于履带板转向牵引性能的分析，并对比了两种大变形有限元方法的结果差异。进一步，通过开展不同转向速度、履带俯仰角度以及流体作用对转向牵引性能的影响研究，得到了转向运动中流场、履带以及海底稀软底质的“流-固-土”三相耦合力学响应特性，为研究深海采矿车转向时的土体牵引性能提供了参考，并为深海采矿车海底行进的高效安全设计积累经验。
关键词：履带式深海采矿车；转向运动；CEL数值方法；SPH数值方法；履带-土体相互作用
深海采矿摆动管道中矿石颗粒水力提升数值模拟研究
袁宝磊1，2，刘 磊1，2，杨建民1，2
（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572025）
摘 要：矿石颗粒在摆动管道中的水力提升是深海采矿工程的重要研究内容。采用计算流体动力学（computational fluid dynamics，简称CFD）与离散元（discrete element method，简称DEM）耦合方法针对摆动管道中的颗粒输送进行数值模拟。针对研究对象建立管道模型，在管道摆动同时以一定给料浓度（颗粒初始体积分数）稳定喷射颗粒，颗粒在给定初始流速流体的带动下向上输送。研究主要关注摆动管道中颗粒的体积分数分布、速度及颗粒碰撞，并开展其对管道摆动频率和幅值的参数敏感性分析。研究发现，颗粒在摆动管道中振荡上升，随着提升高度的增加，颗粒轴向速度逐渐增大，体积分数逐渐降低；摆动导致管道底部壁面上摆动方向侧受力集中，破坏风险较高，并使得颗粒的提升效率降低；颗粒水力提升受管道摆动幅值及频率影响明显，且相对于径向，颗粒输送参数在轴向上对摆动参数更为敏感。
关键词：深海采矿；水力提升；摆动管道；固液两相流；CFD-DEM
尾流板对深海采矿收集器尾部羽流扩散抑制作用研究
周银清1，赵 勇1，2，白天保1，黄 昆1
（1. 大连海事大学 船舶与海洋工程学院，辽宁 大连 116000；2. 南方海洋科学与工程广东省实验室，广东 广州 511458）
摘 要：近年来，深海多金属结核采矿研究活动大幅增加，但深海采矿对环境影响程度仍有待确定，尤其是采矿车尾部沉积物羽流的排出对海底环境的影响程度。为了模拟商业采矿过程中羽流排放阶段的演变和扩散过程，基于欧拉-欧拉颗粒流模型，通过改变深海采矿车尾流板角度设计5种不同羽流排放数值模型，分析了尾流板和沉积物羽流在采矿距离一定时的动态相互作用，确定了不同羽流排放速度和采矿车速度以及不同排放质量流量下尾流板对沉积物羽流的影响。研究得出：当尾流板与羽流排放方向夹角为60°时对沉积物羽流排放阶段的扩散有明显抑制作用，有助于在实地采矿时减小羽流扩散范围；羽流排放速度与采矿车行进速度比率0. 5<Vp /Vm<1. 0时，尾流板对沉积物羽流的截留效果最好。对深海采矿沉积物羽流扩散抑制作用的研究可为减小深海采矿作业造成的环境影响提供一定参考。
关键词：深海采矿；羽流；尾流板；欧拉-欧拉模型；环境影响评估
基于图像处理的横流中颗粒羽流特性试验研究
李世舟1，2，刘 磊1，2，杨建民1，2
（1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572024）
摘 要：颗粒-流体两相羽流常见于深海采矿和疏浚工程中的尾水排放等过程，羽流随环境流体流动和扩散，对海洋环境产生影响。针对颗粒羽流在横流中的动力学特性开展试验研究，采用匀速拖曳羽流排放源的方式模拟横流中的颗粒羽流，基于光学无接触测量和图像处理方法测试分析羽流中颗粒相的分布特征，包括中心线轨迹、质量浓度分布等。颗粒相质量浓度沿中心线轨迹可以分为动量主导的近场、动量主导的远场和浮力主导的远场3个发展阶段。研究发现，排放-拖曳速度比和弗劳德数对颗粒羽流在横流中的发展演化有显著影响；时均颗粒相中心线轨迹深度、羽流宽度分别与( x/D)0. 4和( x/D)0.2（x/D为横流方向的无因次长度）成正比；颗粒相质量浓度沿中心线轨迹阶段分布，在两阶段分别与(Sc /D)-0. 38和(Sc /D)-0. 71 （Sc /D为中心线轨迹拟合曲线积分无因次长度）成正比；颗粒相质量浓度沿中心线轨迹法向呈负偏态分布。
关键词：两相羽流；深海采矿；物理试验；图像处理；颗粒动力特性
考虑率相关特性的深海软土锚板承载力数值分析
蒋明镜1，2，3，黄佳佳3，4，刘阿森5，6，姜朋明1
（1. 苏州科技大学 土木工程学院，江苏 苏州 215009；2. 同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海200092；3. 同济大学 土木工程学院，上海 200092；4. 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，浙江 杭州 310012；5. 天津大学 建筑工程学院，天津 300072；6. 香港大学 土木工程系，香港999077）
摘 要：随着近海资源的开采和消耗，深海逐渐成为未来资源开发利用的战略要地。锚板承载力的研究对于深海平台设计及其稳定性具有重要意义。基于中国南海北部陆坡区深海软土相关试验数据，采用适用于深海软土的弹黏塑性本构模型，建立有限元数值模型，研究了考虑率相关特性的深海软土锚板承载力。将数值模拟结果与理论解进行对比，分析了在深海软土中锚板不同埋深率、上拔速率与锚土接触情况对其承载力的影响，并对锚板周围土体位移、应力和黏塑性应变进行了分析。结果表明：1）锚板上拔极限承载力随着埋深率线性增加，随上拔速率增大而增大；锚土接触情况对深埋锚板的承载力影响较大，对浅埋锚板影响较小。2）当锚板埋深率较小时，锚板周围土体位移场受影响区域比较集中；当埋深率较大时，土体位移场受影响区域更大。3）锚板周围土体应力集中的区域主要在锚板端部上方，且埋深率越大，端部土体的应力越大。4）锚板埋深率较小时，土体黏塑性应变主要集中在锚板端部；埋深率较大时，土体黏塑性应变主要集中在锚板上方三角区域内。
关键词：深海软土；锚板承载力；埋深率；锚板上拔速率；率相关性
基于图像处理的深海多金属结核丰度评估方法
李 娜1，邹 涛1，程 勇1，李海军2
（1. 江苏科技大学 船舶与海洋工程学院，江苏 镇江 212100；2. 江苏巨鑫石油钢管有限公司，江苏 扬州225000）
摘 要：为了提高深海多金属结核资源评估的准确率，采用多金属结核数量、覆盖率及粒径作为多金属结核资源评估的参数，提出了一种基于图像增强和识别技术的多金属结核资源丰度评估方法。首先，针对深海多金属结核图像存在的对比度低、偏蓝绿等问题，基于光在水体中的衰减率不同的特征，估计场景深度，对结核图像进行有效还原；其次，制作相关多金属结核图像数据集，采用YOLO12目标检测模型统计多金属结核分布信息；再其次，针对由于被海底泥沙遮挡导致结核矿物覆盖率计算结果偏低的现象，通过二值化形态学膨胀的方法，提高多金属结核覆盖率计算结果；最后，通过将多金属结核拟合为规则圆，根据多金属结核暴露在海底表面的高度，给出被掩埋结核的实际粒径定量表达式，进一步提高矿物资源的评估准确率。研究可为采矿作业控制和行进路线提供判断依据，提高采矿效率。
关键词：多金属结核；丰度评估；图像增强；目标检测；覆盖率；粒径估计
超大型船舶码头舾装作业抗台系泊模型试验研究
李小军1，2，闻 鸣1，2，诸云鹏3，陈 达3，郭殿禹1
（1. 中船第九设计研究院工程有限公司，上海 200063；2. 上海海洋工程和船厂水工特种工程技术研究中心，上海 200063；3. 河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098）
摘 要：舾装船舶由于其吃水浅、受风面积大，在系靠泊过程中遭遇台风时极易出现缆绳断裂情况。针对 15 000 TEU舾装集装箱船开展物理模型试验，测量超大型舾装船舶在台风条件下，不同风、浪、流组合工况中的船舶运动量、缆绳系缆力和护舷撞击力。结果表明：对于系泊系统的动力因素，波浪的影响程度大于风和水流，其中，周期较波高影响更显著，在实际系泊中应予以更多关注；采用加强系缆能够显著降低运动量和系缆力，使各位置系缆力分配更均匀，从而降低断缆风险；对于舾装船舶，横荡和纵荡主要受低频波浪激励，其余自由度运动响应主要受入射波的峰值周期影响。此外，以系缆力为控制标准，对舾装船舶的抗台允许系靠泊条件进行了评估，试验结果可为确保舾装船舶系靠泊安全提供依据。
关键词：舾装船舶；台风；船舶运动量；系缆力；物理模型试验
海洋结构物水动力特性的耗散势流分析方法
李爱军1，刘 勇1，李华军1，吕 林2
（1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；2. 大连理工大学 海岸与海洋工程全国重点实验室，辽宁 大连 116024）
摘 要：在流体与海洋结构物的相互作用过程中，实际流体黏性、流动分离等会导致部分能量耗散。传统势流分析方法计算效率高，但是其无法直接考虑流体的能量耗散，有时会导致海洋结构物水动力特性参数的计算结果失真，因此学者们提出了引入流体能量耗散的势流分析方法。主要介绍3种具有代表性的耗散势流分析方法：1）修正结构物附近水域的自由水面条件；2）在结构物附近水域引入能量耗散区域；3）在结构物附近水域内引入能量耗散面。文章重点介绍不同分析方法中相关耗散边界条件的基本推导过程，以及耗散边界条件中控制参数的预测公式，可以为今后海洋结构物水动力特性的高效分析提供重要参考。
关键词：势流理论；水动力特性；耗散水面条件；能量耗散区域；能量耗散面
基于全回转推进的半潜式平台操纵性预报研究
李志远1，2，杨建民1，2，吕海宁1，2，秦 睿1，2
（1. 上海交通大学 海洋工程全国重点实验室，上海 200240；2. 上海交通大学 海南研究院，海南 三亚572024）
摘 要：为了保证全回转推进半潜式平台的航行安全，在设计初期需对其操纵性进行预报。针对下浮体水动力特性及全回转推进器敞水性征，采用分离模型（mathematical model group，简称MMG）方法建立半潜式平台操纵性运动方程。首先，通过数值计算约束模型试验获得下浮体的水动力特性，明确呆木对平台航向稳定性的改善作用。试验结果发现平台纵向水动力系数具有强非线性特点。其次，利用数值方法开展全回转桨敞水试验，分析其螺旋桨推力、舱体侧向力随进速系数、偏转角的变化规律，结果表明在操纵性预报过程中舱体侧向力不可忽略。接着，通过数值计算带桨约束模型试验，获得不同推进器偏转角作用时下浮体水动力变化情况，以明确全回转桨抽吸作用造成的干扰。最后，根据建立的全回转推进半潜式平台MMG模型，利用MATLAB软件对其操纵性进行仿真并对比试验结果。验证方法具有一定精度，能够满足初级阶段操纵性预报需要。
关键词：半潜式平台；约束模试验；全回转桨；操纵性预报；航向稳定性
不同来流角度下带齿圆柱体流致振动数值模拟
林海花，赵 通，孙承猛，焦 波，孙洪源
（山东交通学院 船舶与港口工程学院，山东 威海 264200）
摘 要：带齿圆柱体结构是自升式平台桁架式桩腿的一种典型结构形式，研究这种刚性细长结构物的流致振动现象对于减少平台的疲劳损伤具有指导意义。基于计算流体力学方法（CFD），采用重叠网格技术研究了弹性支撑柱体在不同来流角度下的流致振动响应，得到振动幅值、频率、运动轨迹和涡泄模式。其中，来流角度范围为0°~90°，约化速度Ur范围为3~30。结果表明：0°、15°、75°、90°时，主要振动类型为涡激振动（VIV）；30°时，Ur=8~16的振动类型为涡激振动与驰振竞争，其余约化速度下的振动类型为涡激振动；45°和60°时，低约化速度的振动类型为涡激振动，高约化速的振动类型为驰振，但60°发生驰振所需的约化速度比45°低。结构发生涡激振动时，运动轨迹以“8”形和倾斜的“0”形为主；驰振时呈现出倾斜的“弓”形；在涡激振动和驰振共存时呈现出无序的状态。当结构关于来流不对称时，易发生驰振，驰振周期远大于涡脱落周期。一个驰振周期内会产生多个单涡，结构向上、下运动过程中涡脱落的个数并不相同，力与位移并不同步，涡的脱落决定了势能分量，势能分量的方向和大小决定了结构相对初始平衡位置的偏移方向和大小。
关键词：流致振动；带齿圆柱体；涡激振动；驰振
海上风机筒形基础筒体屈曲特性研究
王天政1，范顺涛1，付登锋2，闫 玥1
（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300072；2. 中国海洋大学 海洋环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100）
摘 要：为研究筒形基础屈曲失稳时，结构产生弹性变形及塑性变形随相关尺寸参数的变化机理，基于一致缺陷模态法选择了4种不同长径比的筒形基础进行大量非线性屈曲数值模拟，并结合结构屈曲失稳时产生弹性变形及塑性变形的界限临界初始几何缺陷进行分析。模拟得到各筒形基础在不同径厚比 D/t、沉放比 h/L下，结构屈曲荷载随相对初始几何缺陷的变化关系。结果表明，筒形基础结构的径厚比D/t减小、沉放比h/L增大，均会导致结构临界初始几何缺陷的减小，使结构屈曲失稳时更容易产生塑性变形。基于筒形基础屈曲失稳时变形主要集中在结构自由长度上这一变形特点，将现行《DNV-RP-C202》规范针对筒形基础屈曲失稳的计算方法进行优化，结合筒形基础非线性屈曲荷载进行无量纲化对比，完善筒形基础屈曲荷载设计方法。
关键词：筒形基础；屈曲失稳；非线性数值模拟；临界初始几何缺陷；屈曲荷载
海洋钢管桩基础轴向承载力计算新方法的适用性研究
江 宇1，刘 润1，梁 超1，王小合1，2，张清涛1，2
（1. 天津大学 水利工程智能建设与运维全国重点实验室，天津 300072；2. 华电重工股份有限公司，北京 100070）
摘 要：钢管桩是海洋工程中最为常见的基础形式，桩基轴向承载力的准确计算是海洋工程设计的重要环节。随着海洋钢管桩直径和桩长的不断增大以及海洋工程原位测试技术的进步，近年来提出了众多海洋桩基轴向承载力计算的新方法，但这些方法的适用性有待深入研究。对比分析了国内外计算海洋桩基础轴向承载力的土体强度参数法和基于静力触探（CPT）或孔压静力触探（CPTU）的经验方法，总结了各种方法计算时所需的土体参数、经验公式及适用范围，并结合江苏海上风电场钢管桩高应变动测结果和孔压静力触探原位测试数据，对比分析了国内外各种桩基轴向承载力方法计算结果的差异，推荐采用新西兰规范、《码头结构设计规范》、Price法或Tumany法对中国海域钢管桩基础进行承载力评估。
关键词：钢管桩；轴向承载力；海上风电；桩基础；土体强度
潜航器流水孔流动特性及阻力优化
贾 地，盛 立，卢清亮，寻 波
（海军研究院，北京 100161）
摘 要：为提高开孔潜航器的阻力性能，基于流水孔的特征参数，结合特征参数化曲线，提出基于几何模型和全参数表达的数据联合驱动的流水孔构型控制方法。以航速段阻力特性为设计目标，嵌入全局搜索智能优化算法，构建潜航器流水孔的优化设计系统，采用基于雷诺平均纳维-斯托克斯方程（RANS）的标准k-ε模型，完成优化设计计算。结果表明，优化带孔穴潜航器的阻力相比母型潜航器最佳减小了1. 55%，潜航器的速度分布和压力分布受开孔位置的影响，流水孔导致边界层厚度增大，使得潜航器阻力增加。流水孔宽度、流水孔长度和y向一侧流水孔距中轴线距离对阻力的影响较为显著，且流水孔越靠近中轴线，阻力越大。该优化设计系统在满足潜航器战术技术性能要求的前提下合理定义艇体表面开孔数量和开孔面积，能够为工程实际中水下航行体的减阻设计提供方法支撑。
关键词：潜航器；流动特性；流水孔；全参数化；优化设计
多元荷载联合作用下软基深水超长桩承载特性及破坏模式研究
贺林林1，2，谢院仕1，刘 洋3，梁 越1，2，刘明维1，2
（1. 重庆交通大学 河海学院，重庆 400074；2. 重庆交通大学 国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；3. 重庆科技大学 土木与水利工程学院，重庆 401331）
摘 要：为探明多元荷载联合作用下软基深水超长桩承载特性及破坏模式，基于ABAQUS有限元软件，采用Green-Lagrange应变理论，建立考虑P-Δ效应的软基深水超长桩有限元计算模型。在此基础上，首先开展超长桩承载特性研究，深入分析考虑与不考虑P-Δ效应时桩基础承载力变化规律，桩侧摩阻力及土抗力变化规律。然后通过超长桩基础的等效塑性应变云图，进一步揭示超长桩破坏模式。结果表明：考虑P-Δ效应后的桩基础竖向承载力明显减小，最大减小了91. 16%，因此，在进行多元荷载联合作用下软基深水超长桩设计计算时，必须考虑P-Δ效应的影响；在V-H荷载联合作用下，桩身发生挠曲变形，桩侧摩阻
力和土抗力发生重分布，桩基础水平受荷一侧的桩-土发生脱开分离，靠近该侧泥面附近的桩侧摩阻力和土抗力变为0，而另一侧土体发生挤压，靠近该侧泥面附近的桩侧摩阻力和土抗力均有增大。此外，当水平荷载H较小时，超长桩基础因桩侧摩阻力不足而引起沉降破坏；而当水平荷载H较大时，超长桩发生较大塑性变形而形成“塑性铰”，最终呈现弯曲破坏模式。
关键词：多元荷载联合作用；超长桩；P-Δ效应；承载特性；破坏模式
考虑桩土相互作用的长桩基础打桩过程中桩身变形研究
孙国栋，李书兆，贾 旭，陶敬天
（中海油研究总院有限责任公司，北京 100028）
摘 要：随着导管架平台的应用尺度和重量不断增加，导管架平台桩基础逐渐表现出超长桩的特性，给长桩基础打桩过程中的自由站立分析带来了新的挑战。为了校核长桩基础的自由站立稳定性，明确打桩过程中的桩身变形特性，建立了考虑桩土相互作用的桩身受力分析模型，借鉴压杆稳定理论推导了桩身挠曲变形微分方程，探究了桩基入泥深度、桩基尺寸以及地基反力模量对桩身变形的影响。研究结果表明：桩基入泥深度、桩径以及壁厚的增加提高了桩基础的截面刚度，导致桩身变形随着桩基入泥深度、桩径以及壁厚的增加而减小；地基反力模量的增大有利于改善桩身变形，但改善效果随着地基反力模量的进一步增大而不断衰减。研究成果为长桩基础的自由站立分析提供了一种考虑桩土相互作用的新的理论方法，能够更好地反映工程实际，可为长桩基础的打桩分析提供参考。
关键词：长桩基础；打桩；桩土相互作用；桩身变形；土体扰动
基于海洋动力学机制的藻团漂移模式
丁 伟，张功瑾，路川藤，白一冰，罗小峰
（南京水利科学研究院 河流海岸研究所，江苏 南京 210024）
摘 要：海洋藻团的漂移轨迹及规律是其动力学机制的宏观表现。在三维海洋动力学模型基础上，构建了基于惯性力和历史Baseet力等的拉格朗日藻团漂移模式，通过对藻团漂移路径的模拟结果与实际海洋跟踪监测结果进行对比，验证了漂移模式的准确性。应用该模式研究了风流共同作用下藻团的漂移轨迹及平面分布。结果表明：考虑藻团质量的惯性力作用及风的拖曳力作用建立的藻团漂移模式可以更加准确地反映藻团在风-流致漂移中运动滞后机制；纯潮流作用下，水质点与藻团漂移的轨迹接近，潮流作用会导致藻团发生聚集并使其成为条带状；风生流及其直接拖曳力的作用使得藻团有明显的定向性，风流共同作用下藻团的移动方向位于平均风场方向与余流方向之间。
关键词：藻团漂移；实测跟踪；风流作用；漂移路径；数值模拟
C形LNG储罐9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的关联研究
王进佳1，何杨烨1，张 玉1，高 杰2，樊林栋3，毛毅轩1，段梦兰1，4
（1. 中国石油大学 （北京） 安全与海洋工程学院，北京 102249；2. 机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，北京 100055；3. 中海油研究总院有限责任公司，北京 100028；4. 清华大学深圳国际研究生院海洋工程研究院，广东 深圳 518055）
摘 要：C形 LNG储罐存在大量被视为薄弱环节的焊缝区域，所以对 9Ni钢焊缝进行断裂评估至关重要。作为断裂评估的核心参数，需要准确获得材料的断裂韧性水平。由于断裂韧性与裂尖拘束状态密切相关，因此亟须探明断裂韧性与裂尖拘束的定量关系。文章基于细观损伤力学理论，建立单边缺口弯曲试件（SENB）的裂纹扩展阻力有限元模型，通过与试验结果进行对比分析，验证了有限元模型的准确性。采用裂尖张开位移δ（CTOD）及裂尖等效塑性应变区面积 Ap作为断裂韧性及裂尖拘束的表征参数，研究了材料参数（硬化系数、强度匹配系数）和几何尺寸参数（裂纹深度、试件厚度）对材料断裂韧性及裂尖拘束的影响规律。利用ABAQUS二次开发技术建立9Ni钢焊缝试件断裂韧性和裂尖拘束的数值结果数据库，获取试件不同的裂尖拘束状态及对应的断裂韧性，构建9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的定量统一关联，准确获得9Ni钢焊缝的断裂韧性水平。研究表明：提高材料的硬化系数和焊缝的强度匹配系数，均能降低裂尖拘束度并提高焊缝的断裂韧性；增大裂纹深度和试件厚度均会提高裂尖拘束度并降低焊缝的断裂韧性；相较于裂纹深度，试件厚度对焊缝断裂韧性的影响程度低。拟合得到的关系式可准确描述9Ni钢焊缝断裂韧性与裂尖拘束的统一关联，能为C形LNG储罐的断裂评估时焊缝断裂韧性的确定提供工程参考。
关键词：9Ni钢；焊缝；裂尖张开位移；裂尖拘束；有限元模型
