桥梁船撞动力有限元数值模拟分析

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题,在分析碰撞仿真基本理论和关键技术的基础上,借助于非线性有限元软件LS-DYNA,仿真分析了船舶撞击桥梁主塔的基本过程,得到了船舶与主塔碰撞时碰撞力、能量转化及结构变形的时间历程,所得结论对桥梁设计与碰撞后损伤评估有着重要的参考价值。     

船桥碰撞桥梁防护装置的研究

文章利用MSC.Dytran有限元软件对桥梁在船舶冲击荷载作用下的防护问题进行了数值仿真研究,建立了船桥碰撞有限元模型,分析了碰撞过程中碰撞力变化、能量转换及结构损伤变形情况,并对防撞装置的结构进行优化设计,将为船桥碰撞防护装置的设计与开发提供新的思路,具有一定的参考价值。     

基于MSC．Dytran的13000t成品油轮船冰碰撞的性能分析

文章运用非线性有限元基本理论,在MSC．Dytran平台上建立了船舶首部、冰体的三维有限元计算模型,分析了碰撞力的大小、船首及内部结构的损伤变形和能量吸收等特性,为研究大型运输船舶船体结构与冰之间碰撞性能提供参考。     

船桥碰撞结构损伤及船撞力影响因素分析

随着交通运输业迅速发展,船舶航线越来越密集,跨江、跨海大桥数量逐年上升,发生船桥碰撞事故概率增加.采用非线性有限元仿真方法,对6600DWT直立艏货船和方形桥墩碰撞过程进行数值模拟,研究船桥碰撞能量转换关系,分析船舶航速、船艏撞深、船舶应力应变等船舶结构动力响应随时间变化规律.选取船舶航速、船舶载况、碰撞角度、横向偏移距、桥墩截面形式5个因素,设置多组工况,分别研究各因素对船桥碰撞力及碰撞接触时间的影响.研究结果表明:船桥碰撞事故造成船舶碰撞接触区域出现明显塑性变形,其撞击力与船舶航速和载重呈正相关,而与碰撞角度和横向偏移距呈负相关,且与桥墩截面形式存在一定相关性.研究结果再现了船桥碰撞发生全过程,揭示出船桥碰撞损伤局部性以及各因素影响下的船撞力差异.     

新建和在役船舶结构综合可靠性理论及应用研究

船舶与土木工程学院孙海虹教授主持的科研项目“新建和在役船舶结构综合可靠性理论及应用研究”，得到教育部资助. 1.项目研究目标 项目旨在研究新建和在役船舶结构设计、检验和维修综合可靠性理论，提出船舶外载荷和载荷效应及其组合的实用方法，考虑船舶结构腐蚀、疲劳、碰撞损伤对使用状态的影响和开展极限承载能力分析，研究时变可靠性理论，给出检验和维修准则的定量化标准，在实践中取得突破，开发一套更为实用的检验和维修衡准体系及相配套软件产品，为船舶营运、检验和维修部门制订维修、保养决策提供综合的理论依据和指导. 2.研究内容 1) 船舶结构综合可靠性理论 ·船舶外载荷和载荷效应及其组合的实用方法研究.对于极限强度失效模式，外载荷包括静水载荷、低频和高频波浪载荷；对于疲劳失效模式，外载荷包括舷外水动压力、低频和高频波浪载荷. ·船体梁极限载承能力分析.考虑腐蚀、疲劳、碰撞损伤对极限承载能力分析，给出基于ANSYS计算的实用回归公式. ·结构综合可靠性理论研究.将结构载荷和承载能力作为随机过程，将结构维修作出Morkov链过程，提出船舶结构综合可靠性理论，计算在考虑腐蚀、疲劳、碰撞损伤影响下的船舶结构时变可靠性，以提供维修理论指导. 2) 实用的检验和维修衡准体系及软件开发 ·建立一个包含船体结构所有必要信息的数据库.*提出一套实用的检验和维修衡准体系.*建立一套实用的检验和维修软件产品. 3.拟解决的关键问题 ·船舶外载荷和载荷效应及其组合方法.*考虑腐蚀、疲劳、碰撞损伤影响的加筋板格在整个失效过程中的完整模拟.*结构综合可靠性理论研究中连续的随机过程与离散的随机过程的组合.*检验和维修衡准体系. 4.本项目的创新之处在于 ·考虑腐蚀、疲劳、碰撞损伤影响的加筋板格在整个失效过程中的完整模拟，并建立回归公式. ·结构综合可靠性理论研究.将结构载荷和承载能力作为随机过程，将结构维修作为Morkov链过程，提出船舶结构综合可靠性理论，分析在考虑腐蚀、疲劳、碰撞损伤影响下的船舶结构时变可靠性. 科技处(余区办) 章爱武     

基于MSC.DYTRAN有限元仿真的船桥碰撞研究

建立货船简化模型与桥墩之间正面碰撞有限元模型,并对撞击的全过程利用非线性有限元分析软件MSC.DYTRAN软件对3 000吨内河货船和九圩港大桥建模,进行仿真分析计算,研究碰撞过程中结构损伤情况、碰撞力和能量变化.研究碰撞过程中船桥之间碰撞力的变化、能量转换以及结构损伤变形情况.     

广州海事局成功化解船舶重大险情

8月22日下午,载有87名维修工人和船员的“GANBA”轮在珠江口沙角水域锚泊时发生走锚,并一直走锚至广州港南沙港区二期工程港池水域,距离码头仅有300米左右,存在碰撞码头的危险,对船上87名人员、船舶自身以及码头构成威胁。险情重大,广州海事局立即采取措施,组织协调相关救助力量前往救助该船,并最终化解了险情,船上人员、船舶以及码头转危为安。     

碎冰连续碰撞下船舶损伤模式研究

针对航行于碎冰水域的船舶航行速度、碎冰尺寸对船舶结构进行小能量多次碰撞的影响机理研究,并通过数值仿真模拟航行在碎冰水域环境中发生的船-冰碰撞情况。利用控制变量法,定量研究船舶在航速、碰撞次数、碎冰尺寸等参数下的船舶动态结构响应特性,进一步揭示船舶在不同碰撞工况下其自身损伤变形的规律特性,得到船舶在不同航速、碎冰尺寸等情况下碎冰与船舶多次碰撞下的损伤模式。     

船舶碰撞事故调查处理要点探析

通过对船舶碰撞事故调查的要点进行分析,提出了对船舶碰撞事故进行处理的原则和方法,以及安全建议,对指导海事调查部门实施船舶碰撞事故调查有一定的参考意义．     

无掩护突堤式沉箱码头稳定性计算

通过对无掩护突堤式沉箱码头上的作用力分析,提出计算码头稳定性时要考虑船舶靠泊码头状态和只受波浪状态,并给出了码头稳定性计算公式．     

基于电子海图的船舶避碰技术的研究

通过对智能避碰过程中本船及目标船的相关参数、合适的选取船舶碰撞危险度的评价集以及各个因素对碰撞危险度的影响权重的研究,根据模糊理论建立船舶碰撞危险度评价模型.在评价模型的基础上结合简单的船舶运动模型,通过搜索出能使本船碰撞危险度最低的行动来建立避碰动作决策模型.采用Visual Studio 2008开发环境,在电子海图中对提出的模型进行实验仿真,实验结果验证其模型的正确性和合理性.     

失控船舶撞桥概率分析与预报

目前确定船、桥碰撞发生概率的方法,是利用航道内在该桥位处发生意外事故的长期统计资料进行统计分析所得出的概率.文中有别于传统的概率统计或模型分析方法,从船舶失控后的实际运动过程着手,建立相应的数学模型,运用MATLAB开发的软件平台分析失控船舶的漂移情况,确定失控船舶碰撞危险区域,从而得到失控船舶撞桥概率.     

多层次多目标重点避让船模糊优选模型

为解决船舶避碰自动化领域的多船智能避碰决策问题,建立了多层次多目标重点避让船模糊优选模型。分析了碰撞危险度和避让难易程度对重点避让船决策的影响,通过划分相互关联的有序层次结构使问题条理化,利用多目标模糊优选理论,建立了相应的模糊优选模型,以低层次的输出作为高层次的输入,对每一层次的单元系统进行优化计算,利用相对优属度向量进行排序,确定重点避让船。模拟计算了一艘船同时和7艘目标船相遇时重点避让船相对优属度向量,按相对优属度越大排序越前的原则确定目标船3为重点避让船,决策结果正确,该模型可行。     

洪泽湖航标防撞设施设计

根据洪泽湖南线3级航道最不利船型和碰撞分析,按现有单柱式航标桩基设计抗撞能力110t,设计了2种结构形式的航标防撞设施,经实船撞击试验,取得现场实测数据。结果表明安装防护设施能有效吸收船舶撞击能量80%左右;通过有限元模型计算,推算出的船舶撞击力大于现有规范参考值20倍左右;采用钢漂护舷防撞设计方案最优,能有效地保护现有航标。     

高速船舶操纵及碰撞危险分析

内河航运船舶正向高速化、大型化发展,为正确判断内河船舶航行所面临的碰撞危险,减少因人为失误引起的内河船舶碰撞事故,通过对高速船舶操纵性及受内河航道限制影响的船舶碰撞危险进行分析,建立内河船舶碰撞危险综合评判模型,并运用模糊理论方法对船舶碰撞危险进行综合评判.仿真结果表明,采用所提出的模型对内河船舶碰撞危险进行评判,较好地反映了内河船舶碰撞危险的实际情况.     

基于航向控制系统的船舶动态避碰机理

为探索航速矢量变化与船舶避碰之间的动态变化规律（避碰机理），研究了结合船舶领域和速度障碍等方法的静态避碰机理，确定了不考虑船舶改向运动过程与周围环境变化前提下，本船可避让所有物标的航速矢量区间；建立了基于模糊自适应比例积分微分（PID）控制和船舶运动方程的航向控制系统，再现船舶改向过程中的航速矢量非线性变化；基于静态避碰机理和航向控制系统研究了船舶动态避碰机理，求解了符合船舶操纵运动过程的动态避碰改向区间. 研究结果表明，在开阔水域随机设置的多物标环境中，可得到符合航速矢量非线性变化的动态避碰改向区间集合 [?90°，?72°]、[31°，47°]、[62°，79°]，受动态船舶主要影响形成改向范围为（?72°，31°）、（79°，90°] 的碰撞航向区间，符合船舶操纵运动对改向避碰的影响规律，可为实现船舶避碰辅助决策、自动避碰和动态避碰路径规划提供基础理论和方法.      

基于图像信息检测的船-桥智能避碰系统研究

将避碰决策系统分为船舶运动检测、视觉几何模型和船舶运动态势计算、碰撞预报及预控3部分.针对图像质量问题采取图像预处理增强、中值滤波、直方图均衡处理方法.采用相位相关算法基于背景模态模式静态空间信息记录图像信息,补偿图像抖动.基于视觉几何模型计算船舶运动态势计算船舶目标空间坐标位置、船舶型尺度、船速、船首向等.基于实时运动状态信息和桥区船舶运动态势预报碰撞危险以及避碰决策模式.引入避碰等级术语通过计算桥区船舶操纵避碰相关参数,进行避碰早期预警并得出避碰操纵决策方案.形成合理化的船-桥避碰决策系统,以达到船-桥避碰预警预控的智能效果.     

三峡库区桥区河段船舶运动模型与仿真研究

三峡成库后,库区在建跨河桥梁日渐增多,为避免或减少船桥碰撞事故,从船舶驾驶与避碰的角度,以石忠高速公路忠县长江大桥为研究对象,运用船舶操纵理论,建立船舶在桥区水域受风、流影响偏航数学模型,并通过仿真技术模拟船舶在桥区河段运动航迹,显示船舶通过大桥上下行三维视景,为研究三峡库区跨河桥梁主动防撞提供理论依据。     

桥墩主动防船撞系统的研究

为确保桥梁水域桥墩安全与船舶通航安全,通过对长江水域船舶通航环境与水域安全现状以及船撞桥事故统计分析,提出开展桥墩主动防船撞系统研究的必要性。利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,并据此建立了桥墩主动防船撞系统,将桥墩由被动结构防船撞转变为非结构主动防船撞,并在此基础上开发出了桥墩主动防船撞系统原型。创新之处在于,首次利用船舶操纵理论与船间水动力干扰相关理论,建立了船间临界失控水动力干扰模型,首次将桥墩的被动防撞转变为桥墩主动防撞,并开发出桥墩主动防船撞系统原型。     

内河船舶避碰路径优化研究

内河船舶碰撞事故导致重大生命及财产损失，已经引起人们的高度关注．提出一种内河船舶自动避碰路径优化的研究方法，建立了内河船舶操纵运动数学模型，将遗传算法运用到内河船舶避碰路径选优中，提出内河船舶避碰路径优化准则，并构建一种考虑内河航道中运动船舶及障碍物的适应度函数．优化结果表明了本方法的可行性。