洪蓝船闸闸门柔性索结构防撞体系碰撞研究

在本文计算分析中,速度为1.4m/s撞击角度为8度的1,400t的船和速度为1.4m/s撞击角度为13度的700t的船分别撞击三角闸门柔性索结构防撞体系,研究闸门主体的破坏情况,总共选择5个撞击点。结果表明,柔性索结构由于体系过柔,在撞击过程中船体由于来不及掉头而撞向羊角,造成三角闸门主体发生破坏,在闸门防撞结构体系中不建议使用柔性索结构防撞体系。     

裕溪船闸大型三角闸门刚性防撞体系研究

本文结合合裕线裕溪一线船闸扩容改造工程大型三角闸门设计,对船闸三角闸门的刚性防撞体系进行了有限元建模。针对2000t的船舶正常通过船闸时出现的最不利工况,开展了刚性防撞体系的船舶撞击动力分析。研究表明,刚性防撞体系可以对三角闸门主体结构起到有效地保护作用,但刚性防撞体系由于消能作用差,在撞击过程中防撞面板和防撞杆件会出现塑性损伤,需要在最不利工况时对防撞体系进行维护。     

裕溪船闸三角闸门新型防撞结构体系研究

以裕溪一线船闸扩容改造工程中34 m口门三角闸门为研究对象,提出一种新型的三角闸门防撞结构体系,该结构由铝制蜂窝面板和刚性支撑杆件组成。对新型防撞结构体系进行有限元建模,并进行撞击模拟,同时将新型防撞结构体系与传统刚性防撞结构体系进行对比。结果表明:新型防撞结构体系在计算工况下工作状况良好,没有出现塑性;与传统刚性防撞结构相比,在消能、轻质和更换方面具有很好的优势。     

三角闸门双重耗能防撞系统设计

结合裕溪一线改扩建船闸三角闸门的方案设计，提出一种泡沫铝夹芯板-弹簧支撑杆件的新型三角闸门双重耗能防撞系统。通过对三角闸门新型防撞系统进行船舶撞击的数值模拟，得知防撞系统受撞过程中的受力特征和能量转化规律。对泡沫铝厚度和弹簧支撑杆件刚度进行参数分析并与传统防撞系统进行对比，结果表明泡沫铝夹芯板和弹簧支撑杆件的联合使用可以减轻防撞系统自重力，减小船舶撞击力。     

基于ANSYS/LS-DYNA船舶与高桩码头碰撞模拟

基于ANSYS/LS-DYNA应用软件,采用显式时间积分瞬态非线性有限元技术,对5 000 t级件杂货船分别在2 m/s和5 m/s 2种撞击速度的情况下,与3万t泊位高桩码头的碰撞过程进行数值模拟。获得了高桩码头上部结构的位移,以及接触区域应力应变的变化,分析了桩基在不同速度下的破坏情况和承载能力,得出了一般的规律和特点。     

基于ANSYS/LS-DYNA模块的船-闸撞击力分析

进行闸门设计或增加防撞设施时,船舶撞击力的取值非常重要。以谏壁三角船闸为例,运用ANSYS有限元计算软件分析得出5种撞击速度、5种船舶排水量共25种工况的撞击力时程曲线,与国内常用规范进行对比分析。结果表明：撞击时间随着撞击速度的增加而缩短,随着船舶吨位的增加而增大;《船闸水工建筑物设计规范》《船闸闸阀门设计规范》采用的船舶撞击力没有综合考虑船舶吨位和撞击速度两者的影响,取值偏低;《水利水电工程钢闸门设计规范》的船舶撞击力取值约为有限元分析的撞击力平均值的0.7倍。     

升船机船厢防撞装置工作特性原型观测*

为考察某升船机船厢防撞装置的可靠性和有效性,进行了设计船舶现场实船撞击试验。观测结果表明,以设计速度船首、船尾撞击防撞装置,船舶均被防撞梁有效地阻拦;随着撞击速度的增大,缓冲油缸的油压、活塞杆受力和行程增大,工作特性与设计基本一致;船舶线型、撞击位置对防撞梁运动、受力、缓冲时间等影响较大,设计时应予以考虑。     

1万m~3 LNG运输船碰撞仿真模拟分析

以1万m3内河小型LNG运输船为例,探讨船舶碰撞数值仿真方法的分析过程和方法,获得该船与不同排水量撞击船相撞时临界撞击速度与撞击角度的关系曲线,根据计算结果对典型LNG运输船的安全运营给出意见和建议。     

计算船撞力选择撞击速度时考虑墩位流速的方法

进行桥墩防撞设计时,船舶撞击速度是计算船撞力的重要参数之一,它直接影响到船撞力的大小和桥梁的设防标准。本文在分析各国船舶撞击桥墩的速度选取方法的基础上,研究了实际发生船撞时的速度和船舶偏航时船撞速度沿横向的变化趋势,指出了目前世界各国使用的5种方法存在的不足,提出了考虑船撞速度沿桥轴线方向的分布及船舶意外失速等因素综合影响下的撞击速度的计算方法。通过在安庆长江铁路大桥船撞研究中的应用实例,说明按照各桥墩所在位置选取的不同撞击速度计算船撞力的方法较为合理,可作为防船撞研究和设计的参考。     

转筒式防撞设施防船撞性能研究

为探究转筒式防撞设施的防船撞性能,本文采用PATRAN软件建立转筒式防撞设施及船舶的精细化数值计算模型,并采用LS-DYNA软件进行显式动力响应分析,研究了船舶吨位、撞击速度及碰撞角度对三种材料形式的转筒式防撞套箱防船撞性能的影响。结果表明:复合材料套箱在船撞力折减效果及船艏保护方面的性能要显著优于钢套箱和钢-复合材料套箱;对于不同吨位、速度的船舶撞击,船舶吨位越大、速度越快,三种材料形式的防撞套箱均表现出更好的防船撞性能;碰撞结束后,正撞计算工况的船舶初始动能全部转化为其它形式的能量,而15°和30°斜撞计算工况仍有40%～50%的初始动能停留在船舶上,碰撞结束后船舶可继续航行。     

船舶与高桩码头碰撞过程的数值模拟

基于ANSYS/LS-DYNA软件,模拟5 000吨级件杂货船分别以2 m/s和5 m/s两种撞击速度与江阴港3万吨泊位高桩码头的碰撞过程。得到并分析了船与高桩码头之间碰撞的能量变化和作用力,与船桥碰撞规范结果进行比较,得出了一般规律和特点,从而为同类码头的设计、维护等提供理论上的支持及工程上的应用指导。     

34 m口门船闸三角闸门设计要点

船闸三角闸门多采用空间网架结构,对于34 m口门船闸而言,采用三角闸门形式尚属首次。为提高闸门结构设计合理性和安全可靠性,结合合裕线裕溪一线船闸扩容改造工程三角闸门的设计实例,从门体结构、支承运转装置、防撞系统、止水系统4个方面对大口门船闸三角闸门设计中须解决的关键技术难点进行分析,选取两组设计水位组合对闸门空间结构进行有限元仿真分析,并对顶、底枢结构进行针对性设计,同时在运转件表面强化工艺、防撞系统结构形式、不同部位的止水设计等方面提出解决方案。结果表明:闸门各结构部件受力在允许范围之内,运转装置安全可靠,止水结构适应性良好,均满足使用要求。     

风速对寒区船舶杆件结构霜冰结冰的影响分析

针对寒区船舶杆件结构的结冰问题,采用Fluent和Fensap-ice相结合的方法对杆件结构结冰开展数值模拟。选取风速作为敏感参数,分析了风速变化对结冰厚度和结冰量的影响,得出如下结论:随着风速从1 m/s增加到7 m/s,杆件表面冰厚最大值的位置逐渐向左移动,因为水滴速度随来流速度的增加而增加,在位移相同时水滴更快到达结构表面,水滴运动轨迹偏转更小,更多的水滴撞击到0°位置处,冰厚最大值也随之向0°方向移动;风速为7 m/s时杆件表面的冰厚并未远大于1 m/s时的冰厚,因为风速为1 m/s时圆柱表面所结霜冰的密度仅为7 m/s时的22.8%,当质量一定时,冰的密度越小体积就会越大,因此虽然1 m/s时结冰量仅为7 m/s的18.1%,但冰厚并未远小于7 m/s时的冰厚;在风速为1～7 m/s区间内,随着风速的增加,杆件表面的结冰量近似的呈线性方式增加。     

船撞全直桩码头的损伤分析

采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和动水压力作用,应用碰撞接触算法模拟船舶与码头碰撞效应,对全直桩码头进行了船舶撞击作用下的动力损伤分析。结果表明,考虑动水压力作用对船撞码头的碰撞力、码头位移和基桩损伤影响较小,基本可以忽略;考虑桩-土相互作用对船撞码头的位移和基桩损伤影响较大,不可忽略。同时分析了撞击位置、撞击角度和撞击速度对船撞码头结构损伤的影响。结果表明,撞击位置在码头边缘、撞击角度为90°(垂直于码头前沿)时对码头不利;撞击速度越大,码头破坏越严重。     

船舶失控撞击高桩码头结构的数值仿真分析

以5万吨级散货船在失控状态下以1 ms的速度垂直撞击某高桩码头为例,运用有限元软件模拟该撞击的过程,得到对应撞击的能量转化情况以及船舶撞击作用力的时程曲线,并将撞击力仿真计算结果与各类船桥碰撞规范撞击力计算结果进行比较。同时,通过对撞击后码头结构破坏情况进行分析,提出防止码头结构由于船舶失控撞击而破坏的措施,为同类码头的设计、维护及改造提供理论依据。     

某公务船抗碰撞性能研究

公务船在领海和专属经济区执行维权执法任务时,存在较高的与其他船舶发生主动或被动碰撞的风险。为了准确评估公务船的耐撞性能,本文以某公务船为例,考虑多种计算工况,对目标船的耐撞性能进行动态响应计算,获得了机舱及首部区域的结构损伤、应力、能量吸收等动态结构响应,并计算获得被撞船达到临界状态时的极限撞击速度。研究成果可为公务船的防撞结构设计提供参考。     

船舶抗碰撞性能研究

船舶在海上航行时,存在与其他船舶发生主动或被动碰撞的风险。为准确评估船舶的耐撞性能,以某船为例,考虑多种计算工况,对目标船的耐撞性能进行动态响应计算,获得机舱及艏部区域的结构损伤、应力、能量吸收等动态结构响应,并计算获得被撞船达到临界状态时的极限撞击速度。研究成果可为船舶的防撞结构设计提供参考。     

船舶撞击速度对海上风电站结构抗撞性能的影响

为了研究船舶与海上风电站发生碰撞时海上风电站的损伤特性及其抗撞性能,利用非线性有限元动态响应分析程序MSC.Dytran模拟了一艘5000t船舶以不同速度侧向撞击目标风电站的动态过程.在仿真计算中,将船体作为刚性材料处理,风电站作为弹塑性材料处理,周围的水对船体的作用采用附连水质量法处理.通过仿真计算,得到了风电站的结构损伤特性、碰撞力撞深曲线、能量转化曲线及其它相关数据.计算结果表明,风机的破坏主要表现为整体结构的屈曲和局部构件的断裂,撞击船初速度对风电结构的吸能撞深曲线影响不大,碰撞力撞深曲线呈现出强的非线性特征.     

船舶进出船厢对三峡升船机对接锁定机构受力的影响分析

三峡升船机是三峡枢纽两大通航建筑物之一,主要为客货轮和特种船舶提供快速过坝通道。船舶进出三峡升船机船厢过程中,船厢侧水体质量变化和水面波动产生的纵向倾斜力矩均由船厢对接锁定机构承担,如果船厢侧的荷载变化超过对接锁定装置的允许值,将影响船厢对接安全。建立了比尺为1∶12的三峡升船机船厢及下游引航道局部物理模型,针对3 500 t散货船开展船舶进出船厢的水力学模型试验,分析船舶吃水、船舶进出船厢的速度、水面波动与锁定机构受力间的关系。从保障三峡升船机船厢对接锁定机构安全角度,建议通过三峡升船机的3 500 t散货船进出船厢航速0.5 m/s时,船舶吃水不大于2.70 m。     

车辆撞击外包混凝土防护桥墩数值模拟分析

由于车辆超载超高、桥梁防撞设施缺陷等因素,车辆撞击桥墩的事故频频发生,往往造成了巨大的交通事故。基于ansys有限元分析软件,本文通过模拟不同车辆的质量、速度和撞击角度对有无外包混凝土防护下桥墩的撞击进行动力响应对比分析。结果表明,在同种工况下,外包混凝土对桥墩局部应力有明显改善,但是桥梁整体位移影响较小。研究结果为桥梁的防撞和防护设计提供了理论参考。