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深海重力活塞取样器是当前用于采取海底长芯柱状软泥沉积物的基本设备之一。本文以30米重力活塞取样器为研究对象,综合运用波动力学、岩土力学、数值模拟以及有限元分析等理论与方法,深入分析重力活塞取样器冲击取样系统的动力学特性以及取样性能,展开对重力活塞取样器冲击系统波动力学建模、冲击参数对冲击取样系统性能的影响分析以及重力活塞取样器冲击取样有限元分析的研究。主要研究内容如下:(1)首先介绍本文工作的背景,明确进行重力活塞取样器冲击取样系统动力学特性分析的重要意义,对国内外重力活塞取样器发展现状以及冲击系统动力学相关研究工作进行归纳与总结,给出本文的主要研究内容与总体思路。(2)深海重力活塞取样器冲击取样系统波动力学建模及数值计算。深入分析重力活塞取样器冲击取样工作原理及结构特点,考虑深海沉积物力学特性,应用波动力学理论,构建重力活塞取样器冲击取样系统波动力学模型。并依据此模型研究重力活塞取样器冲击系统冲击取样过程的数值计算方法,通过Matlab编制模拟程序,进行重力活塞取样器冲击取样数值模拟与计算。(3)深海重力活塞取样器冲击取样性能分析。以冲击取样效率与贯入深度为性能指标,通过数值模拟,分析了取样器配重、冲击高度、取样管直径以及沉积物特性等因素对重力活塞取样器冲击取样性能的影响,得出冲击取样参数对重力活塞取样器贯入深度与冲击取样效率的影响规律,同时对取样器冲击部件内部应力进行分析,给出冲击参数的选取范围。(4)深海重力活塞取样器冲击取样系统结构有限元分析。基于ANSYS/LS-DYNA软件,建立深海重力活塞取样器冲击取样有限元模型,仿真分析取样器自由下落冲击取样过程中取样管冲击海底沉积物的动态响应,得出海底沉积物坡度、取样器攻角、取样管壁厚以及沉积物类型对深海重力活塞取样器取样管冲击应力的影响规律,进而为重力活塞取样器的结构设计、实际应用及性能评估提供理论指导。