Coupled Eulerian-Lagrangian simulation of the penetration and braking behaviour of ship anchors in clay

Gekoppelte Euler-Lagrange-Simulation des Penetrations- und Bremsverhaltens von Schiffsankern im bindigen Meeresboden.

Um Offshore-Seekabel gegen Beschädigungen wie z. B. von Schiffsankern zu schützen, werden sie im Meeresgrund verlegt. Die Feststellung der optimalen Verlegetiefe ist seit langer Zeit ein wichtiges Forschungsthema, da die Verlegung der Kabel eine große Herausforderung darstellt. In diesem Beitrag wird das Penetrations- und Bremsverhalten des Schiffsankers im bindigen Meeresboden mithilfe von numerischen Simulationen untersucht. Aufgrund der großen Verformungen des Bodens werden die Simulationen mit der gekoppelten Euler-Lagrangeschen Methode in Abaqus/Explizit durchgeführt. Das viskohypoplastische Stoffmodell wird eingesetzt, um das viskose Verhalten des bindigen Bodens zu modellieren. Die Implementierung des Runge-Kutta-Fehlberg-4/5-Integrationsverfahrens hat die Effizienz und die Genauigkeit der FE-Berechnung erhöht. In den numerischen Simulationen werden typische Ankerverhalten beobachtet und der Eindringmechanismus wird analysiert. Variationen der Simulationsparameter deuten auf wichtige Einflussfaktoren (Ankergröße, Bodenfestigkeit und Ziehgeschwindigkeit des Schiffes) der Penetrationstiefe hin.