壁厚所致几何不连续性对卷管法安装管道的影响

对于深水管道,止屈器起到了很好的防止屈曲传播的作用,但是在卷管法安装中,管道在上卷和退卷的过程中将产生塑性变形,而由于止屈器导致的管道壁厚几何不连续性将使局部管段的变形增大,可能加剧塑性变形的影响。针对这个问题,建立ABAQUS非线性有限元模型模拟管道安装过程,研究上述问题对卷管铺管中管道性能的影响并作参数敏感性分析。结果表明,壁厚所致几何不连续性的存在导致卷管安装时管道局部曲率及应变明显增大;回拉力、管径与卷筒直径之比及管道壁厚等参数也将产生影响。另外,增加回拉力可降低上述不连续性的影响,但管道残余椭圆度也将增加;增大卷筒半径（或减小管道直径）将使不连续性的影响降低;增大管道壁厚可降低不连续性影响,但随之建造成本也将增加。本文研究结论可为卷管法安装中管道设计提供理论指导。     

深水海底管道止屈器设计研究

随着水深的增加,深水海底管道由于外压导致压溃、屈曲及屈曲传播的可能性大大增加.深水海管设计中,通常采用止屈器来控制海管由于较大的外压可能造成的压溃及屈曲传播.止屈器的主要作用是:在管道受外压的条件下,一旦发生压溃屈曲并发生屈曲传播时,将屈曲传播的破坏限制在一定管道长度范围内.该文进行了深水海底管道止屈器设计研究,并基于有限元模型进行了管道的屈曲和屈曲传播分析.     

卷管铺设过程的时域动力分析

卷管法是海底管道铺设中的一种重要方法,由于其铺设过程涉及很多装备,因而管道的受力过程复杂。管道的上卷过程会使管道发生塑性变形并引起残余曲率,上卷过程造成的变形需要在退卷过程中进行校直,这个过程中的缠绕和校直引起的塑性变形,对管线造成的损伤不可忽视。首先介绍卷管式铺管法的铺设原理,然后利用有限元分析软件ABAQUS模拟管道上卷和退卷的动态过程,最后研究卷管铺设上卷和退卷过程中管道的轴向应变历史和应力应变关系以及管道弯曲曲率、截面椭圆率变化历史。结果表明,管道在经过卷筒、校准器、校直器时产生很大的弯曲曲率和截面椭圆率。     

海底管道整体式止屈器模型试验与数值模拟

整体式止屈器是一种必备的海洋工程装置,它在阻止海底管道屈曲传播和保证海底管道安全运行方面发挥着重要的作用,而穿越压力是其设计和安装的重要的技术参数。为了得到更准确的计算结果,采用模型试验和数值模拟的方法,对整体式止屈器穿越压力公式重新进行设计。将得到的计算公式与其他经典计算方法进行对比,验证了穿越压力计算的准确性,它对整体式止屈器的工程设计和建造具有指导意义。     

复合材料立管抗屈曲能力的提高方法

为探究提高复合材料立管抗面压屈曲能力的方法,研究复合材料结构参数对复合材料立管抗面压屈曲能力的影响,发现铺层数和铺层角对其抗面压屈曲能力有较大影响,然后对复合材料立管增加止屈器,结果表明止屈器可以较大幅度提高抗面压屈曲能力。研究结果可为今后研究复合材料立管抗屈曲能力提供一定的指导。     

超大直径钢管桩风机基础优化研究

针对近海风机基础中的超大直径独立桩基础的力学问题,结合实际工程,采用数值软件对其进行模拟计算,得 到桩长、桩壁厚与位移和应力变化曲线,以及局部改变桩壁厚和增加翼缘对桩位移和应力的影响。通过计算分析认为：桩 长和桩壁厚都在一定范围内对桩位移和应力有影响,桩壁厚局部变化对位移影响不明显,但对应力有显著变化;在泥面下 一定范围内增加翼缘能有效减小侧向位移, 并给出翼缘的最优入土长度和厚度,为实际工程提供设计依据。     

复合材料立管抗屈曲能力的提高方法

由于复合材料具有高比强度、设计性强、扰腐蚀性能好等优点,而广泛应用于海洋立管中,但是复合材料立管设计还不够成熟。本文为探究提高复合材料立管抗面压屈曲能力的方法,研究了复合材料结构参数对复合材料立管抗面压屈曲能力的影响,发现铺层数和铺层角对其抗面压屈曲能力有较大影响。其后对复合材料立管增加止屈器,结果表明止屈器可以较大幅度提高其抗面压屈曲能力。对今后研究复合材料立管抗屈曲能力提供一定的指导意义。     

安装脱硫塔对船体局部结构的振动影响

为验证安装脱硫塔对船舶局部结构的振动影响,以某18万吨级散货船为研究对象,从是否安装脱硫塔、安装同类型不同型号脱硫塔和安装不同类型脱硫塔这3个因素着手,对比分析上述因素对局部结构的振动影响,并对振动剧烈的结构提出优化方案。分析结果表明:脱硫塔的安装会导致船舶局部结构的振动加剧;对于不同类型的脱硫塔,安装I型塔较安装U型塔给局部结构振动带来的影响更为明显;对于同类型脱硫塔,适当增加脱硫塔质量对局部结构振动影响较小。研究成果为船舶设计者解决同类型问题提供参考。     

船用燃气轮机进气管道声辐射特性计算与分析

动力装置的进排气系统噪声研究多集中在进排气管口声辐射问题,鲜有研究关注管道壁面本身的声辐射问题。针对大型船用燃气轮机进气管道的声辐射问题,本文分别使用解析计算和数值计算方法,分析了在燃气轮机噪声源激励下进气管口的声辐射和管壁振动引起的舱室内辐射声场。研究表明：加大管道尺寸和增大管道壁厚均可降低管壁引起的舱室噪声;在不采取控制措施的情况下,该进气管道相邻舱室内的噪声可高达89dBA;在管道壁面采取声包覆手段可有效降低舱室内的辐射噪声。     

功能梯度复合材料充液弯管/直管的振动特性分析

船舶海洋工程中常用的金属管道易腐蚀,维护成本高,声学阻尼性能差。功能梯度材料（FGM）是一种具有极强可设计性的新型复合材料,其材料属性随着空间位置的连续变化而变化。本文研究材料属性沿壁厚方向呈连续梯度变化的充液管道振动特性,以此分析功能梯度材料的应用前景。首先,沿壁厚方向将非均匀材料离散为若干层均匀材料,其次,基于管道的Timoshenko梁模型和流体方程建立功能梯度充液弯管或直管的耦合振动方程,最后研究高精度、高效率的动刚度法在组装充液管道单元上的应用,并讨论梯度指数对管道动态特性的影响。     

不同水深和铺设条件下海底管道受坠物锚击损伤的研究

锚击是引起海底管道损伤和失效的重要原因。为探索锚击作用对海底管道的损伤规律,进行了锚击试验和数值模拟,考察管道铺设条件和水深对海底管道机械损伤的影响。数值模拟与试验数据吻合良好,在预测损伤趋势上保持一致。分析结果表明:随着坠落高度的增加,管道的凹陷损伤程度增大;管道凹陷深度和撞击点附近弯曲应变随着沙土厚度及水深的增加而降低,但降低趋势有所减缓,并逐渐趋于平稳;沙土层与硬土层相比可降低管道的损伤程度;在距撞击点50 cm范围内,管道会发生塑性形变。     

海洋深水立管最小壁厚计算方法

深水立管钢管的壁厚是决定钢管承受安装和操作期间内、外荷载作用的关键因素,也是影响工程费用的关键因素,深水海洋立管因其受外部静水压力和内部介质压力共同作用,而使其在壁厚计算上与浅水海洋立管壁厚计算不同,且所遵循的规范也不同.本文以API RP2RD为基础,以SCR立管结构型式为例,简要介绍海洋深水立管壁厚计算中应主要考虑的设计因素和计算方法,供海底管道设计者参考.     

带止屈器的复合材料圆柱壳结构屈曲分析及优化

针对海洋工程上的复合材料圆柱壳结构,基于有限元软件ABAQUS,利用Python语言编程实现参数化建模、屈曲分析以及在后处理中提取屈曲因子。研究复合材料圆柱壳结构在单独受到轴向压力、侧向压力以及两种压力组合作用下止屈器的位置对屈曲极限强度的影响,并利用遗传算法多参数优化的方法对止屈器的位置进行优化,最终找到最优解。研究结果可以为复合材料圆柱壳结构抵抗屈曲失效的优化设计提供参考。     

铸铁离子熔体电解脱碳浇注自合金轴承

提供单位:江南造船厂以往铸铁为背衬的白合金轴瓦,均采用开燕尾槽的方法加强基本体与白合金的结合力。这种结合方式使轴承的疲劳强度降低,壁厚增加,耐磨金属消耗量增加,散热慢。而采用整体离心浇注的薄壁轴承则可克服上述缺点,它具有价格便宜、性能好、装配方     

锻钢钻孔冷却气缸盖在低速柴油机中的应用

柴油机热力参数提高后,机械负荷和热负荷相应增大。几何相似的两台柴油机只要它们的爆发压力相同,其受热零件的机械应力根据相似理论应该一一对应相等,但热应力却与气缸直径的平方成正比。气缸直径增大后,为了不使热应力急剧增长,若使受热零件的受热面壁厚保持不变     

基于正交分析的柴油机微粒捕集器结构仿真优化

采用微粒捕集器可大幅减少船舶柴油机颗粒物的排放量,但在实际应用中仍然受到背压过大等条件的限制。文章利用GT-Power软件建立了柴油机和微粒捕集器(DPF)联合仿真模型,在柴油机试验台架上进行了模型验证试验,模型误差均在5%以内,满足仿真优化要求。分析了滤体结构中的微孔直径、壁厚、孔隙率、过滤体长度、通道密度对DPF性能的影响,可得微孔直径对捕集效率影响较大;壁厚和孔隙率增加时,过滤体压降和捕集效率均有所增加;过滤体长度和通道密度增加时,压降降低,初始捕集效率升高。通过正交分析法建立正交表并计算得出最佳DPF结构模型。与原模型相比,改进的模型压降由原来的7.16 k Pa下降至3.92 k Pa,初始捕集效率由原来的93.87%上升到94.09%,为DPF结构优化设计提供了理论依据。     

犁式挖沟机后挖沟埋管对海底管道屈曲压溃压力影响分析

为了研究犁式挖沟机后挖沟埋管中各参数对悬跨段海底管道屈曲压溃压力的影响,采用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,以准静态的方式模拟悬跨段各参数对压溃压力的影响。分析结果显示,犁式挖沟机后挖沟埋管会导致悬跨段管道截面椭圆化。随着作业水深的不断增加,悬跨段托管架处管道局部由弹性变形进入塑性变形区,继而发生屈曲压溃现象。后挖沟深度和管道外径对临界压溃压力的影响较大,其他参数如距海床高度ΔH和等效重力g'的影响有限。建立了后挖沟埋管的海底管道屈曲压溃临界曲线,可为犁式挖沟机后挖沟埋管施工作业提供工程参考。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明:在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明：在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

船舶轴系温升与轴向间隙调整

对于采用间接传动方式的船舶轴系,在柴油机曲轴止推轴承与螺旋桨推力轴承之间增加了齿轮箱和高弹性联轴器,会遇到轴向间隙分配问题,如果安装不恰当,将导致曲轴止推轴承烧熔。在安装过程中,应充分考虑因轴系运行温度升高的轴向热膨胀引起的轴向间隙变化。引起轴向间隙变化的因素有:一是柴油机和齿轮箱因运行使相应的轴存在轴向伸长;二是因轴系扭转振动使联轴器橡胶弹性元件摩擦生热的轴向伸长,二者可通过计算得到。根据计算数据来确定冷态曲轴止推轴承间隙,可保证轴系轴向轴承安全运行。