加筋球冠结构在静动载荷作用下的动响应分析

借助ANSYS/LS-DYNA程序,分析加筋球面艏端隔壁在静动载荷作用下的动响应,求得了静动载荷作用下的球面艏端隔壁结构的动力响应;分析潜艇发射雷弹时发射管的转角变形,给出了潜艇发射雷弹时发射管转角变形的规律。分析时选用顺序求解法,即借助ANSYS对艏端隔壁结构进行静力分析,将其结果作为艏端隔壁结构动力作用下的初始条件,然后再借助LS-DYNA进行艏端隔壁结构的动力响应分析。通过大量的数值实验,并结合理论分析,最终给出了潜艇发射雷弹时发射管的转角变形规律。     

腐蚀损伤下复杂构型平台刚性连接器极限强度的时变可靠性分析

为研究腐蚀损伤对于平台连接面极限强度的影响，评估复杂构型平台模块连接面的安全性，该文针对某复杂构型平台刚性连接器的连接面，参考螺栓群受力分析方法，提出了腐蚀损伤下平台连接面弯曲、扭转极限强度的计算方法 ；统计了该平台的腐蚀参数，利用Rosenblueth法计算了连接面极限强度的概率特性，建立计及腐蚀作用的平台连接面极限强度随机时变模型；统计了平台连接面所受的静水与波浪载荷及其概率特性；基于随机过程理论，进行了腐蚀损伤下刚性连接器的时变可靠性计算分析。     

水下爆炸载荷作用下裂纹力学行为分析

本文在静载荷作用下裂纹扩展的理论和实验研究基础上，进行了水下爆炸载荷作用下潜艇典型裂纹力学行为的研究和分析。利用MSC．Marc软件对不同爆炸冲击因子作用下，潜艇典型裂纹的扩展特性进行了系统的研究。     

潜艇低速运动时操纵控制仿真

潜艇垂直发射潜射导弹,将受到很大的发射反力,同时潜艇航速较低,引起舵效较差,从而使潜艇的操纵控制比较困难。本文分析低速运动时潜艇在发射潜射导弹过程中受到的冲击载荷及其运动响应,利用Simulink软件建立潜艇水下运动仿真模型。在此基础上进行潜艇低速运动时的操纵控制仿真研究,仿真结果与参考文献中发表的数据较为吻合,验证了该方法的有效性。     

多发武器同时命中时潜艇冲击环境研究

本文旨在研究潜艇在遭受单发命中和多发武器同时命中后的冲击环境对比分析.潜艇的冲击环境是考核潜艇生命力问题的关键.它又可以分为以下几种情况:单发命中、多发同时命中和延时命中.本文结合大型有限元动力分析软件LS-DYNA对某型潜艇进行了单发命中、多发同时命中时的数值模拟研究,对潜艇在遭受典型武器攻击后的冲击环境和冲击因子进行了研究,计算了艇体在受攻击后全艇的加速度响应,并给出了单发命中时冲击响应(加速度)峰值在潜艇不同部位的规律,以及单发命中和多发同时命中时冲击响应(加速度)的对比分析.通过数据分析表明:单发命中时冲击响应峰值在潜艇的不同部位有着不同的趋势,在水中爆炸冲击波作用的同时结构还会受到前驱波的作用,两发同时爆炸的加速度峰均值并不等于相应两个单发爆炸的简单代数和.这对于整个潜艇的生命力研究有着重要的意义.     

潜望镜镜管对流体激励的响应分析

潜望镜镜管对流体的激励响应是潜望镜设计中的重要问题,外激励响应制约了潜艇的潜望航速。文章利用梁的时域分析法得出了潜艇潜望镜在不同航速下对外激励作用的动力响应。结合流体动力学知识,在波浪海流共同作用下进行涡激振动分析,建立了涡激频率与航速的关系式。     

潜艇水下发射导弹运动建模及操纵控制仿真

潜艇在水下发射导弹瞬间受到巨大的发射反冲力和复杂的水动力作用,平衡状态受到破坏。而连续发射又要求潜艇必须在规定时间内恢复到发射导弹允许的深度和姿态,这对潜艇的操纵控制提出了很高要求。在分析导弹潜艇发射阶段受到的静力、艇体水动力和复杂激变力的基础上,结合潜艇空间运动方程,建立用于仿真的潜艇水下发射导弹操纵运动数学模型。在此基础上,编制潜艇水下发射导弹仿真试验平台,分别对潜艇水下导弹单独发射和导弹齐射时的运动过程进行仿真。通过大量的仿真分析,对潜艇水下发射导弹阶段特别是导弹齐射时可能采用的操纵方式作了定性探索。     

基于模糊控制与遗传算法的潜艇自动舵设计与实现

在潜艇六自由度模型的基础上,根据一阶二阶波浪力对于航行在近水面潜艇深度的影响,采用模糊控制技术和遗传算法设计了基于二级模糊控制的遗传算法调整控制参数的潜艇自动舵控制系统.通过在近水面和水下两种状态对控制器性能仿真与结果分析,说明该自动舵具有很好的控制效果,响应较快,静差较小,具有较强抗干扰能力,对于近水面的深度控制有稳定的控制作用.     

柔性连接装置约束下的相邻浮体频域响应分析

许多海上工程作业会涉及两个或多个浮体相邻作业,如海洋平台组块双船浮托安装等。在波浪作用下,相邻多浮体会发生水动力干扰现象,在特定条件下引起强烈的间隙共振,产生的巨大波浪力会对浮体造成破坏。相邻多浮体之间往往会存在柔性连接,需要考虑多浮体水动力干扰及柔性连接构件的约束力对浮体运动响应的耦合作用,以及约束力本身对刚性或柔性连接构件的影响。因此,需要建立多浮体耦合的水动力—结构动力模型研究相互连接的海上浮式结构在复杂环境载荷下的动力响应。文中以双船浮托安装作业为背景,开发了耦合的水动力—结构动力模型分析平台组块在双船拖运过程中的复杂动力响应。通过结合动态子结构法和静凝聚法,考虑连接构件的柔度,将连接构件的质量和刚度凝聚到构件与双船的连接点处。结合多浮体频域水动力分析,研究了双船在柔性构件约束下和复杂水动力干扰共同作用下的运动响应。     

基于CATIA二次开发的水下平台静水力计算

水下平台静力计算包含初稳性计算、潜浮稳性计算、大倾角稳性计算、重量重心统计等，传统潜艇、潜器等水下平台的静力计算具有计算过程繁琐、耗时长、效率低、数据不易更新等问题，导致设计人员大量重复性劳动。本文通过对CATIA软件进行二次开发，在水下平台三维建模基础上，编制静水力和重量重心计算程序，可直接计算、获取静水力要素并实现重量重心的自动统计，达到计算的自动化、程序化和数据的及时更新，提升设计手段，对潜艇、潜器等水下平台设计中控制浮态、稳态具有重要作用，工程应用价值较高。     

An object-oriented method for fully coupled analysis of floating offshore wind turbines through mapping of aerodynamic coefficients

This work presents a novel object-oriented approach to model the fully-coupled dynamic response of floating offshore wind turbines (FOWTs). The key features offered by the method are the following: 1) its structure naturally allows for easy implementation of arbitrary platform geometries and platform/rotor configurations, 2) the analysis time is significantly faster than that of standard codes and results are accurate in situations where rotor dynamic contribution is negligible, and 3) an extremely flexible modeling environment is offered by the object-oriented nature of Modelica. Moreover, the current modeling facility used for the code development is open source and is naturally suitable for code sharing. In the present method, the aerodynamic model computes the aerodynamic loads through the mapping of steady-state aerodynamic coefficients. This modeling approach can be placed at the intersection between simplified aerodynamic methods, such as TDHMill, and full beam element/momentum-based aerodynamic methods. Aerodynamic loads obtained from the coefficients mapping are composed of a concentrated thrust and a concentrated torque. The thrust acts at the hub, while the torque is applied at the rotor low-speed shaft of a simplified rigid rotor equation of motion (EoM) used to emulate the rotor response. The aerodynamic coefficients are computed in FAST for a baseline 5 MW wind turbine. A standard rotor-collective blade-pitch control model is implemented. The system is assumed to be rigid. Linear hydrodynamics is employed to compute hydrodynamic loads. The industry-standard numerical-panel code Sesam-Wadam (DNV-GL) is used to preprocess the frequency-domain hydrodynamic problem. Validation of the code considers a standard spar-buoy platform, based on the Offshore Code Comparison Collaboration (OC3-Hywind). The dynamic response is tested in terms of free-decay response, Response Amplitude Operator (RAO), and the time histories and power spectral densities (PSDs) of several load cases including irregular waves and turbulent wind. The resulting model is benchmarked against well-known code-to-code comparisons and a good agreement is obtained.     

水平荷载作用下变刚度多层框架码头空间特性及分配系数

采用桩基剪力法、弹性支撑刚性梁法等多种方法对水平荷载作用下的变刚度多层框架码头的空间特性及排架分配系数进行计算与比较分析,结果表明:桩基剪力法能更好地反映出结构的空间特性;在排架刚度变化幅度不大的情况下,弹性支撑刚性梁法的计算结果与规范中的排架分配系数接近。在此基础上,通过改变大刚度排架的刚度值及位置,得出排架间刚度差异、大刚度排架位置与分配系数的相互关系;分析空间特性及面板刚度对水平分配系数的影响。     

弹性通舱管件设计研究

为减少振动能量沿管路的传播,设计了海水管路和一般管路的弹性通舱管件.对这两型弹性通舱管件制订了技术参数,进行了多种方案对比分析后,各确定了两种方案.然后根据实船使用状况对这两型方案采用有限元法进行了静力分析、密性分析和隔振性能分析,还进行了疲劳试验.结果表明:对于通舱管件,在过流件和安装件之间嵌入减振橡胶这样一种设计形式,有效地降低了管路系统振动噪声由通舱管件向舱壁和船体的传递;并能在保障该产品功能和安全性的同时,满足所确定的各项性能参数和声隐身性能等技术要求.该弹性通舱管件可靠性高、减振性能好,并且满足上船安装和使用的相关要求.     

柴油机周期双层隔振系统振动特性

舰船对动力设备的隔振性能要求越来越高,基于柴油机双层隔振系统,利用周期结构对弹性波的带隙特性,将双层隔振系统的筏体设计成周期结构。在ANSYS中对双层隔振系统进行谐响应计算,通过对比分析,斜方柱周期筏体在200-1000Hz内具有更好的隔振效果,在410.5 Hz、807 Hz处出现带宽分别为15Hz、29.5Hz带隙。采用缩减周期数的斜方柱周期筏体建立双层隔振实验系统,验证了斜方柱周期结构的带隙特性。     

海洋悬空管道非线性振动稳定性分析

以海洋悬空管线为研究对象，根据海洋悬空管道的主要特征，将海洋悬空管道简化为两端简支梁力学模型．涡激升力简化为简谐荷载。在考虑管道非线性因素下，建立悬空管道的横向振动方程，并采用谐波平衡法对方程求解。可得出洋流涡激作用下海洋悬空管道横向振动失稳的双尖点突变模型，由此导出悬空管道失稳条件。根据失稳条件分析发现．海洋悬空管长度对稳定性影响起主导作用，并在假定其他条件不变的情况下，分析影响悬空管道稳定性的因素和悬空段临界长度之间的关系。分析结果表明：随着外流流速、管内流流速、管内压强的增加，悬空管道的临界长度减小：随着材料弹性模量、管外直径的增大．悬空段的临界长度增加：其他影响因素相比较而言可以忽略．     

舰船新型冲击防护层的水下爆炸特性研究

利用结构变形的吸能原理和阻抗不匹配材料界面反射冲击波特性,设计了一种新型的冲击能吸收和防护结构,用来提高舰船的抗水下爆炸生命力.这种冲击防护层可以粘贴在舰船壳体的外表面.文中使用试验和数值计算的方法检验此冲击防护层的抗冲击特性.采用水下爆炸试验的方法得到舰船模型粘贴冲击防护层前后的加速度和应变,并通过试验确定数值计算的冲击波载荷.利用ABAQUS显示动力学模块分别建立与试验对应的数值模型,计算得到相应的动态响应值.试验和数值计算的结果表明冲击防护层具有显著的冲击隔离特性,同时数值计算与试验结果具有较好的一致性.     

平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度的模型试验研究

为了研究平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度,根据实艇舱壁结构,按1∶2的缩尺比设计制作了一个舱壁模型,采用内压试验方法进行了模型极限承载能力的试验.利用国际通用的大型非线性有限元分析软件MSC/MARC,对舱壁模型进行了几何/材料的双重非线性的有限元分析,试验值与有限元分析计算值吻合良好.通过对模型试验结果的分析,得出了一些对指导潜艇平面舱壁结构设计有实用价值的结论.     

铺板连接结构减振设计分析

为控制机械振动向船体结构传递,基于不均质结构振动隔离原理,对铺板连接结构进行减振设计。采用有限元方法建立各设计方案的计算模型,进行激励源在铺板不同位置工况下的动响应分析,对比各方案的减振效果并开展缩比模型试验。分析结果表明,U形连接结构对抑制振动从铺板向圆柱壳体传递效果较好;适当减小连接板厚度,减振效果呈增加的趋势。缩比模型测试结果显示,U形连接结构在2 Hz～4 kHz频段有大于4dB的减振效果,仿真计算结果与试验结果吻合较好。     

深水悬链复合锚泊线疲劳损伤计算

以某座Spar平台的锚泊系统为研究对象,首先利用三维绕射理论计算Spar平台主体波浪力,得到平台的总体运动响应时程。再建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于DelVecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,根据计算得到的平台主体运动响应时程作为锚泊线顶端输入条件,在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析。计算得到中国南海某海域各短期海况条件下复合锚泊线应力的时间历程曲线,采用雨流法对其计数得到对应于各短期海况条件下的疲劳载荷谱。最后根据Miner线性累积损伤模型,对复合锚泊线在长期海况条件下的疲劳损伤进行比较计算。