边界元法在船舶动力机械强度分析中的应用

本文阐述了边界元法的基本原理,推导了求解动力机械零、部件接触应力以及热应力的方程组,编制了边界元计算多功能程序,给出了计算实例。     

柔性防冲桩内力计算的迭代法

介绍一种用计算机计算防冲桩内力的迭代法。基于已知的船舶撞击动能，用该法求出船舶的撞击力，及护舷反力，进而用“Ｍ”法计算防冲桩的内力、位移。该程序可用于防冲桩的设计及橡胶护舷的选型。     

BEM/FEM耦合螺旋桨静强度计算方法

[目的]螺旋桨强度的可靠性与船舶安全航行直接相关。为了快速且准确地计算螺旋桨强度,[方法]将边界元(BEM)和有限元法(FEM)耦合开发螺旋桨强度预报程序。运用低阶边界元法程序对螺旋桨进行水动力性能计算,并使用普朗特—许力汀平板摩擦阻力公式进行粘性修正,然后将计算得到的桨叶表面压力和粘性修正力作为有限元法结构计算的面力输入。针对螺旋桨结构形状的特殊性,发展实体螺旋桨有限元结构单元的自动划分方法,运用有限元结构计算方程计算出螺旋桨在表面压力和体积力作用下的应力与位移分布。以DTRC 4119模型桨为例,对提出的方法进行收敛性和网格无关性分析,并与文献的有限元软件计算结果进行比较,以验证其有效性。[结果]计算结果表明,提出的方法能够准确计算螺旋桨的应力和位移分布。[结论]该方法避免了人工建模及有限元网格划分的过程,具有实施程序简便、计算效率高等优点,可嵌入到螺旋桨的理论设计和优化设计过程中,形成快速计算螺旋桨强度的能力,提高螺旋桨设计的效率。     

单壳双底货船舱段结构瞬态温度场和热应力

某些货船直接装载高温货物，在运载过程中货物温度逐渐降低。此类货物和船体构件温度分布可认为是瞬态温度场。本文研究了单壳双底货船舱段结构瞬态温度场和热应力。首先分别建立了适用于温度场和热应力分析的舱段计算模型，其次运用通用非线性有限元程序ABAQUS对其进行了温度场和热应力的数值分析，得到了单壳双底货船舱段结构瞬态温度场和热应力的分布规律。另外，运用简化解析方法对货舱段瞬态温度场进行了分析，并与有限元数值计算结果做了比较。结果表明，基于简化的解析分析可用于设计初期结构温度场的评估。     

用有限元素法分析船用锅炉汽包热应力及其试验

船用锅炉如果启动速度要求快,汽包的热应力和内压应力之和就比较大。汽包启动时的温度场严格讲来是一非稳定问题,但一般工程上作准稳定问题处理。作为准稳定问题后,热传导方程和应力方程组就脱开(不耦合),这样就可根据热传导方程求得的最大温差状态求算热应力。本文介绍的是用有限元素法计算汽包热应力。温度分布由经验数据决定(根据同类型锅炉试验)。假定汽包内外壁温差20℃直线分布,周向上下温差70℃拋物线分布。至于轴向温度则因梯度较小可忽     

深基坑开挖的理论计算与工程监测结果分析

大量的基坑工程实践表明,深基坑工程仅仅依靠理论分析和经验估计难以完成经济可靠的基坑支护设计和施工。文中以天津港南疆港区神华煤炭码头建设工程两座廊道的地下连续墙工程为案例,对地下连续墙的墙体位移、支撑轴力等方面进行工程监测,并利用二维有限元程序对其进行了理论计算分析,藉以探讨有限元计算结果与工程监测之间的差距。通过有限元计算值与实测数据对比发现,墙体最大水平位移的计算值较实测数据稍偏大,墙体最大竖向位移和支撑轴力的计算值与实测数据有一定差距。结果表明,有限元方法可以分析墙体最大水平位移,而最大竖向位移和支撑轴力的分析方法值得进一步探讨。     

一滴血中的大千世界

人们常把柴油机比作船舶的心脏,那末也可以把润滑油比作柴油机的血液。它在润滑油泵的压力下流经各主要零部件,减少磨擦副的磨耗,并冷却一些高温部件。朋友,你可知道这一滴“血”——滑油中的世界吗? 在运转中的柴油机润滑油中存在着数十种其浓度在每毫升油样内只有若干微微克或毫微克的金属元素如:     

采用凝集参数法对海洋缆索系统进行动态分析

分析了海洋缆索系统时域三维动态性能,模型中采用了凝集参数法,程序可用于计算海洋缆索的动态张力和动态构型。流速剖面、线内重块、节点推力、航速、水面和海底动态边界都可以模拟,模型还可以模拟具有任意浮性的非均匀列阵,在一套大地惯性座标系下,采用四阶龙格-库塔法数值求解了高度非线性运动方程。采用变曳力系数的模拟结果与试验数据吻合良好。     

功率流有限元法结果分析辐射噪声

使用"功率流有限元法"(PFFEM)分析结果发展声辐射预测程序."功率流有限元法"是一种预测任意形状结构中高频振动能量密度和强度的新方法,而边界元法可用于声辐射预测.两者结合可以进一步计算远场辐射声压.用此程序,对水下复杂结构-点力激励下潜艇的振动和声辐射特性进行了预测,获得了良好效果.     

Spar平台单根分段式悬链线系泊索分析

由于Spar平台单根分段式悬链线形系泊索的回复力和位移之间具有非线性关系,采用误差控制的迭代求值方式对三段式系泊索在不同预张力下的顶端位移和回复力之间的关系进行分析计算。计算过程应用C＋＋语言在VS2005环境下编程实现。选择了一座四索Spar平台作为算例,将计算结果和参考文献结果相比较,发现程序计算精度和计算效率都比较高。     

船舶废汽管道单式轴向膨胀节模化方法及其热应力计算

为提高船舶高温高压大管径热力管道上膨胀节运行安全性,明晰大管径膨胀节的热应力变化特性,利用单式轴向膨胀节全结构等效模化方法,基于CEASAR程序计算不同载荷工况下船舶废汽管道及膨胀节热应力,判断废汽管道一次、二次应力满足运行要求且膨胀节轴向、横向热位移与试验数值基本吻合。通过管架的受力计算分析,提出了适用于实际船舶废汽管道管架的"主固定管架+次固定管架+导向管架+膨胀节"的耦合配管体系和膨胀节各向模态振动频谱,并得到了一种适用于船舶大管径废汽管道膨胀节及管架设计的验证方法。     

船用柴油机与燃气轮机动力装置的可靠性对比分析

从关键零部件数量、零部件制造材料、零部件工作条件和部件冗余数量角度,分别对船用柴油机和燃气轮机动力装置的不可靠度进行计算和对比分析。结果表明,柴油机动力装置包含的部件数量大,而燃气轮机动力装置结构相对简单,其结构可靠性高于柴油机动力装置。但对于多缸柴油机来说,由于冗余部件和冗余辅机系统的存在,柴油机动力装置的整体运行可靠性高于燃气轮机动力装置,说明柴油机动力装置的冗余部件对其运行可靠性非常重要。     

小半径曲线梁桥弯曲效应分析

为提高小半径曲线梁桥的安全性,利用三维空间结构分析程序,对不同曲率半径桥梁结构的结构内力和位移进行了计算和比较,分析了桥跨的内力、位移与弯桥圆心角的关系,并对其设计和计算提出了相应的建议。     

基于蚁群算法的柴油机整机振动优化分析

柴油机的振动是由其往复运动和旋转部件的不平衡产生的。通过对柴油机整机进行建模,确定柴油机振动过程中的力和位移。采用基本蚁群算法优化柴油机设计变量,以减少振动过程中力和位移的变化。     

基于体积力的海水自流循环系统流速确定方法

[目的]为优化和比较海水自流循环系统中关键部件的多种设计方案,需建立一种能对自流循环系统流量进行快速计算的方法。[方法]采用RANS方法结合SST k-ω湍流模型开展某艇海水自流循环系统的数值模拟。用体积力代替主要部件进行数值分析,提出一种利用系统特性曲线与部件性能曲线求交点的方法确定海水自流循环系统的流速点。[结果]通过比较体积力法与部件实体加艇体的联合计算方法得到的工况点,验证了体积力法计算的准确性,从而确定了海水自流循环系统的流速;体积力法较实体联合计算法更简便、计算量更小,更适用于系统部件的多方案仿真分析。[结论]体积力法可简化数值仿真计算,可为预报实艇海水自流循环系统的流速和流量提供参考。     

弹簧支吊架在FPSO高温管道中的应用

高温条件下管道热胀、冷缩和端点附加位移产生的位移载荷是造成管道应力过大和相连设备管口扭矩、反力过大的主要因素。合理设计管道走向和支架布置来增加管道系统柔性是减小管道热载、降低管道应力的主要途径。以机舱排烟管道系统为例,在CAESAR II中建立数值模型,分析了排烟管道的热胀载荷对管道的影响,比较了弹簧支架约束与刚性支架约束对高温排烟管道一次、二次应力的影响。研究发现,在高温管道中,弹簧支吊架不仅能增加管道系统的柔性,减小管道热应力,而且能降低管道对支架的约束载荷,减小管道所受的集中力。     

船闸闸室结构三维有限元仿真分析

以四川省嘉陵江凤仪场船闸工程为例,采用空间三维实体有限元法,建立了船闸闸室结构的仿真力学模型,可以全面计算、分析闸室结构内力、位移以及稳定性、安全性等各项技术指标,为船闸结构设计提供了技术支持.同时,通过不同工况下的结构计算,不仅可对闸室结构进行优化设计,还可分析得到影响结构安全性、稳定性的关键因子.     

加筋复合材料夹层板强度子模型分析方法研究北大核心CSCD

[目的]旨在解决全局模型壳、体单元混合边界位移在子模型驱动边界上的转换加载问题。[方法]首先,以加筋复合材料夹层板为研究对象,运用Python语言对ABAQUS进行二次开发,编写边界位移的插值程序,以实现壳、体混合边界节点自由度向子模型驱动边界上的转换;然后,通过对比子模型与全局模型之间的应力、位移云图,以及各路径上的应力、位移变化曲线,验证所提出方法的正确性。[结果]结果显示,全局模型在子模型区域的位移、应力云图与子模型基本一致,子模型与全局粗网格模型的位移完全重合,应力变化趋势一致;子模型与全局细网格模型的应力误差最大不超过12.5%。[结论]所做工作可为子模型方法的应用提供参考。     

波浪中半潜式平台气隙响应预报

为了实现半潜式海洋平台气隙预报, 应用边界元数值方法计算平台垂荡运动的频率响应函数,根据线性变换原理计算给定海况下波浪与平台相对位移的谱函数, 建立平台在波浪中运动的气隙响应计算程序.通过对Veslefrikk半潜式平台气隙设计参数的校验计算表明, 所提供的气隙响应预报数值算法可以为工程设计提供参考依据.     

基于有限元力矩阵精确确定三舱段有限元模型边界力的计算方法

双壳油船结构统一规范要求进行三舱段的有限元模型强度计算.本文采用有限元力矩阵节点力计算方法,可以精确计算确定三舱段的有限元模型两端部应施加的边界力(弯矩和剪力),为正确实施三舱段的有限元模型的边界力计算提供了实用的计算方法.