基于裂纹缺陷的水下耐压壳体结构强度与稳定性研究

本文针对初始裂纹缺陷下的水下耐压壳体结构强度与稳定性失效问题。首先建立CT裂纹扩展试件的仿真模型,通过与试验结果比对验证裂纹仿真模型的有效性。随后建立无缺陷状态下的水下耐压结构有限元模型,对其强度与稳定性进行校核。在此基础上引入裂纹缺陷,建立非线性耐压结构强度与稳定性分析模型,研究不同裂纹缺陷参数对于结构强度与稳定性的影响规律,为结构裂纹扩展与寿命问题的研究提供技术支撑。     

基于混合变异的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法在求解函数优化问题中存在收敛速度慢、易于陷入局部最优的缺陷,提出了一种基于当前最优解的混合变异算子的人工蜂群算法(artitificial bee colony algorithm based on hybrid mutation operator,HMABC).该算法中跟随蜂采用基于当前最优解的差分进化搜索策略,侦查蜂采用基于当前最优解的高斯变异侦查策略,通过变异增加种群的多样性,并且在当前最优解的引导下有效提高了算法收敛速度,避免其陷入局部最优.基于6种测试函数的仿真实验结果表明,提出的HMABC算法在收敛速度和求解精度方面均优于其他人工蜂群算法.     

基于人工蜂群算法的油船舯剖面优化设计

人工蜂群算法(ABC)是模仿蜜蜂行为提出的一种优化方法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优值凸显出来,有着较快的收敛速度[1]。本文基于HCSR规范,以中剖面净面积最小为优化目标,以区域纵骨间距个数、板厚、型材尺寸、板缝位置为设计变量,采用ABC算法,建立了适用于油船的中剖面优化设计模型。以一艘32000DWT油船为例,对其进行了优化设计,优化结果验证了人工蜂群算法用于船舶中剖面结构优化的可行性和高效性。     

基于ANSYS的结构裂纹交流电磁场仿真研究

基于交流电磁场检测基本原理,介绍了ANSYS在海洋平台交流电磁场检测仿真的分析过程和关键问题的解决方法;建立起平台焊缝的三维分析模型进行仿真实验;给出了任意形状裂纹的数值模拟方法;为建立基于ACFM的缺陷智能可视化识别系统和开发ACFM虚拟样机提供了必要的理论支持,具有较好的实用价值.     

深度迁移学习下的船舶焊接表面缺陷智能检测系统

为提升船舶焊接表面缺陷检测的智能化水平、更好地适应智能制造需求,设计船舶焊接表面缺陷智能检测系统。通过采集船舶焊接表面图像,对图像进行预处理,结合深度迁移学习方法,根据缺陷特征对船舶焊接表面缺陷进行分析,建立检测模型,对图像进行缺陷目标检测,从而得到一种船舶焊接表面缺陷智能检测的高效手段,为船舶制造智能化水平和先进性的提升提供驱动力。     

基于混沌蜂群算法的USV路径规划

针对多障碍物环境下,传统智能算法容易过早收敛、搜索精准度差等问题,为提高路径规划准确性,获得最佳路径,避免碰撞发生,提出一种基于人工蜂群算法的水上无人艇路径规划方法。通过栅格法建模,以无人艇目的地为蜜源,在蜂群信息交换阶段,采用混沌序列产生初始化雇佣蜂,跳出局部最优。与传统人工蜂群算法进行对比,仿真结果表明,混沌蜂群算法在路径优化方面更能找到全局最优路径。     

基于正则化方法的雪龙号破冰船冰载荷反演的研究

冰载荷是船舶在冰区航行中承受的最主要载荷。在冰、船碰撞过程中碰撞位置的随机性较强,导致实船冰载、荷识别方程求解存在着不适定性。论文针对雪龙号破冰船第八次北极走航,布放应变传感器阵列监测冰船作用过程中船体结构的响应,结合船体结构参数,建立测点位置和冰载荷作用位置跨区域的冰载荷反演数学模型,并用Tikhonov正则化方法求解冰载荷。计算结果表明该方法能有效识别冰载荷。将反演的冰载荷与国外相近破冰工况下破冰船承受的冰载荷进行对比,验证了论文使用的方法具有工程可用性。     

VIC-3D数字散斑方法对缺陷桩性能的研究

桩基础能有效减少建筑物的沉降,提高建筑的安全性,因此桩基础在各类建筑中起着重要的作用,但是由于施工原因,可能导致桩出现缺陷,所以对桩缺陷的检测是必不可少的环节。针对传统的静压荷载试验,缺陷桩在被破坏的过程中位移计会发生变化,很难准确地测出缺陷的位置和形态。且其他一些缺陷桩检测的方法费用高,无法精确确定缺陷形态。本文提出一种新的缺陷桩检测方法——VIC-3D的数字散斑技术,对缺陷桩的缺陷位置及形态进行检测,了解缺陷部位的破坏过程。数字散斑相关方法是现代散斑光学技术与数字图像结合对缺陷桩进行全场三维变形测量,通过分析应变云图,可准确确定缺陷存在位置及形态以及其破坏过程。     

焊接缺陷对环肋圆柱壳水下辐射噪声的影响

为了研究焊接缺陷对水下结构振动辐射噪声的影响,以出现焊接缺陷的环肋圆柱壳为研究对象,采用结构有限元耦合流体边界元法计算了结构在不同的焊接缺陷大小、缺陷对应中心角度、含缺陷肋骨的位置以及含缺陷的肋骨数量时的水下辐射噪声,得到不同工况下结构振动声辐射噪声的频率响应曲线,并对数值计算结果进行了初步的比较和分析。结果表明,焊接缺陷的大小、对应中心角度、含缺陷肋骨的位置以及含缺陷肋骨的数量对结构的模态和水下辐射噪声指向性均有一定的影响。但总体上,靠近舱壁的肋骨出现焊接缺陷时对结构的辐射噪声影响较小。在实际工程应用中,可以根据焊接缺陷的大小、对应中心角度、缺陷肋骨位置以及缺陷肋骨数量综合分析缺陷对整个结构声学特性的影响。结论对分析潜艇辐射噪声测量结果有一定的参考价值。     

基于禁忌搜索算法的无人船路径规划

针对传统A^*算法在规划路径过程中存在所拓展路径非全局最优路径的问题,提出一种禁忌搜索算法对其进行优化,将已搜索路径放入禁忌表中进行多次迭代,将迭代结果进行比较产生最优路径。为进一步验证禁忌搜索算法优化的有效性,在阑珊格搭建的海域环境中进行仿真比较,结果表明,相比于A^*算法和人工势场法,禁忌搜索优化算法在无人船路线规划中凭借其全局性能够更准确地规划出最优路径。     

超低频雷达反演海洋内波波长和振幅

利用超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法,该方法使用1Hz～100Hz频段的电磁波探测海洋内波并反演得到内波振幅和波长等参数.根据超低频电磁波在海水中、海气界面和内波界面处的传播特性以及海洋内波水下结构特点,建立了超低频雷达反演海洋内波振幅、波长模型,并分析了探测的回波信号,仿真结果表明,使用超低频雷达可以反演得到内波振幅和波长.     

用分治及贪婪策略实现FFT整序

FFT整序的关键是逆序号的求取,用预先存贮的逆序表可提高FFT整序的效率.算法结合分治与贪婪策略,用最少的交换次数得到逆序表.算法避免了常规整序中顺序号与逆序号的比较运算, 提高了FFT整序的效率.为了比较相关算法在Windows操作系统下的运行效率,编制了相应的C 　 程序.实验表明,求取长2N的逆序表时,算法的交换次数为数组长的一半(2N-1-1或2N-1-2),其效率优于传统的整序算法.     

内模控制及逆系统算法在船舶运动控制中的仿真研究

针对船舶运动中多变量耦合、非线性、滞后、限幅、绿色控制等控制问题,提出运用基于逆系统方法的内模控制方法。该方法采用逆系统方法原理将船舶的非线性模型变换成伪线性模型,对伪线性模型进行内模控制。同时提出内模控制与其他控制策略相结合例如 PID 控制相结合的控制方法以期提升内模控制的控制效果。仿真结果表明,内模控制具有良好的控制效果,而且精度高,鲁棒性好,同时参数调节简单方便。     

基于改进蚁群算法的邮船舱室模块移运路径规划

针对大型邮船舱室模块运输过程中存在的移运路线长、路线混乱、舱室模块易与障碍物发生碰撞等问题,提出应用加入动态搜索模型的蚁群算法对邮船舱室模块进行路线规划,为运输舱室模块提供清晰、便捷的移运路线。对主竖区的障碍物进行分析,建立模拟实际工况的栅格地图,采用改进蚁群算法寻找移运路径。对不同位置所经过的栅格地图和蚁群数量进行动态调整。采用模拟退火算法寻找蚁群算法的参数。采用离散点分析确定移运路径的主、支通道。仿真试验结果表明,应用改进蚁群算法建立主、支通道进行舱室移运模块可有效提高舱室模块的运输效率。     

滩海人工岛工程安全监测预警模式

人工岛运行期的安全监测,关系到人工岛围护结构稳定和生产运行安全。结合国内首个滩海人工岛工程安全监测自动化系统的开发,分析了运行期滩海人工岛安全监测的特点,首次提出了滩海人工岛运行期安全监测的预警指标和预警模式,并分级给出了工程安全应对措施,类似工程可参照实施。     

离散小波方法应用于梁和平板的破损侦测之研究

文章旨在利用小波转换方法来侦测一个铝合金的梁与板的裂缝.研究中将以一维离散小波转换和二维离散小波转换为基础来检测含双重缺陷之梁与板,并经由数值模拟分析以及实验共同进行并比较其结果.测试结果显示,离散小波分析方法可以有效地找出结构中多个缺陷位置,并可应用在其他的复杂结构上.     

基于工艺可行性的离散变量结构动力特性设计优化

基于船舶工艺可行性分析,建立了使用自适应模拟退火算法的多工况下船体结构动力特性设计优化模型;并给出了相应的设计流程。模型使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散变量集合,同时将全体设计变量处理为共享设计变量。将模型应用于某集装箱船艉部结构的动力特性设计优化中,优化后的结构不仅减轻了自重,而且增加了频率储备。实例分析表明该模型能应用于工程结构的实际优化设计。     

船舶结构腐蚀检测与腐蚀模型不确定性及其更新

针对经典的概率论不能有效地处理无损检测中检测概率的参数不确定性问题,提出了定量分析检测概率参数不确定性问题的贝叶斯方法,并以威布尔分布形式的检测概率为例,推导了量化参数不确定性的放大系数的计算公式.针对传统的数据分析法及专家判断法不能分析模型不确定性更新问题,本文基于无损检测信息,采用贝叶斯更新方法量化了检测概率分布函数的统计模型不确定性,得到了检测概率统计模型权重的后验概率及相应的分布参数的后验概率密度函数.最后提出了分析船体结构腐蚀多层次模型不确定性问题的全概率模型法,并用算例证明了文中所提方法的有效性.     

考虑内流和海床作用的柔性立管和钢悬链线立管非线性分析(英文)

Flexible risers and steel catenary risers often provide unique riser solutions for today’s deepwater field development. Accurate analysis of these slender structures, in which there are high-speed HP/HT internal flows, is critical to ensure personnel and asset safety. In this study, a special global coordinate-based FEM rod model was adopted to identify and quantify the effects of internal flow and hydrostatic pressure on both flexible and deepwater steel catenary risers, with emphasis on the latter. By incorporating internal flow induced forces into the model, it was found that the internal flow contributes a new term to the effective tension expression. For flexible risers in shallow water, internal flow and hydrostatic pressure made virtually no change to effective tension by merely altering the riser wall tension. In deep water the internal pressure wielded a dominant role in governing the riser effective tension and furthering the static configuration, while the effect of inflow velocity was negligible. With respect to the riser seabed interaction, both the seabed support and friction effect were considered, with the former modeled by a nonlinear quadratic spring, allowing for a consistent derivation of the tangent stiffness matrix. The presented application examples show that the nonlinear quadratic spring is, when using the catenary solution as an initial static profile, an efficient way to model the quasi-Winkler-type elastic seabed foundation in this finite element scheme.