DESIGN SLOPE牺牲阳极阴极保护设计方法

海洋工程领域常用的牺牲阳极阴极保护设计法可能存在过度设计的问题。针对此问题,文章介绍了适用于无涂层结构物的DESIGN SLOPE牺牲阳极阴极保护设计法。首先,简述了阴极保护下结构物表面生成钙镁沉积层的机理,分析了结构物表面极化特性在设计寿命期内的变化情况;然后,结合牺牲阳极阴极保护系统等效电路,引出DESIGN SLOPE的概念,说明该设计方法的基本理论;最后,应用DESIGN SLOPE设计法完成某平台牺牲阳极阴极保护设计工作。该法能够避免牺牲阳极阴极保护过度设计,从而提高设计方案的经济性。     

LNG码头钢管桩牺牲阳极阴极保护系统设计与施工

依托某海港LNG码头工程,从分析海水腐蚀环境出发,结合码头结构耐久性要求,介绍了钢管桩牺牲阳极阴极保护系统的设计过程、牺牲阳极材料及类型的选取、各参数的计算方法、施工工艺流程、焊接施工质量检验及系统保护效果检测。重点阐述了通过减小牺牲阳极与被保护钢结构之间的距离、适当增加小规格牺牲阳极重量的设计优化方式,达到满足设计年限要求、节省工程投资、方便安全施工的目的,为类似工程的设计、实施与检测提供参考依据。     

铝合金船体阴极保护系统的数值模拟仿真

采用以边界元法为基础的数值模拟仿真技术,在停航、各种航行航速状态和防腐蚀涂层几种典型损伤状态下,仿真计算铝合金船体表面保护电位分布、保护电流密度分布以及牺牲阳极消耗速度,确定牺牲阳极的有效极限体积,达到在停航及各种航行航速状态下,使船体全部表面上保护电位值处于有效范围内,从而确立船体的最优牺牲阳极保护方案.两年实际使用情况表明,边界元数值模拟仿真技术用于船舶阴极保护系统优化是一种有效的、先进的方法.     

海船阴极保护设计标准与DNV规范的对比分析

文章以M6轮FPSO海工工程牺牲阳极系统设计为例,根据挪威船级社DNV规范RP-B401中对牺牲阳极的设计要求,对比国家标准"海船牺牲阳极阴极保护设计和安装(GB8841)"中的要求,分析指出DNV规范RP-B401中对海洋工程船舶牺牲阳极设计与国家标准的不同以及特殊要求。对比分析结果表明,DNV船级社的规范对于牺牲阳极设计的参数及要求较之国家标准更加详尽和严谨。同时文章对入籍DNV船级社的海洋工程船舶牺牲阳极的设计也可作为参考。     

船舶压载舱的牺牲阳极保护

论述了船舶压载舱产生腐蚀的原因、防腐蚀保护的方法。介绍了中国船级社有关牺牲阳极阴极保护的原则规定、设计要求、安装要求、定期检查项目。最后,将腐蚀的舱壁采用涂装或牺牲阳极阴极保护两种方法进行了经济效益对比分析,得出安装牺牲阳极阴极保护的经济效益显著的结论。     

牺牲阳极导电砂浆对破损环氧钢筋的阴极保护效果研究

针对海工结构使用环氧钢筋破损修复难的问题，利用牺牲阳极复合导电砂浆阴极保护技术，研究导电砂浆电阻率随龄期的变化趋势，以及在导电砂浆中牺牲阳极对不同破损率的环氧钢筋阴极保护效果，包括保护电位、发射电流、钢筋表观变化等，并结合牺牲阳极状态变化的数据评估其使用寿命。结果表明，此牺牲阳极导电砂浆对破损环氧钢筋均有保护效果，且钢筋破损率越低，体系中的保护电流达到平衡的时间就越短；此牺牲阳极砂浆对破损率小于10%的环氧钢筋保护时间长达53 a。     

某型船舱底牺牲阳极应用改进研究

针对目前某型船舱底牺牲阳极布置设计不够准确的现状,对牺牲阳极的形状、数量及布置样式重新进行了设计改进研究,从而实现其科学、规范性的应用.     

美国VGP对船舶阴极保护的要求及最佳实践

美国环保署(EPA)新的船舶通用许可(Final 2013 VGP)于2013年12月19日零时(美国当地时间)生效,VGP2.2.7款对船上阴极保护系统提出了一系列要求,前往美国港口的船舶应满足VGP对阴极保护的要求。鉴于有船舶不当安装牺牲阳极或牺牲阳极全部脱落,船体失去防护,分析出现相关问题的原因,提出正确安装牺牲阳极,避免牺牲阳极与船壳、舵板因腐蚀形成间隙甚至脱落,从而更好地满足VGP要求,供船公司和船舶参考。     

某型船舱底材料氢脆敏感性实验研究

针对某型船舱底腐蚀严重,其现有牺牲阳极保护电位达不到设计要求的现状,通过慢应变速率实验、电化学测试实验、断口形貌观察,重新评定了某型船舱底材料的应力腐蚀敏感性,确定了其舱底牺牲阳极阴极保护的安全电位。     

高桩码头方桩维修加固技术

建设年代较早的混凝土方桩码头,常规维修加固方法很难保证其设计使用寿命。针对这一问题,基于桩基氯离子含量分布情况、桩基保护层厚度和桩基剩余使用年限的计算结果,进行了旧码头桩基耐久性评价研究。采用对旧码头平台方桩桩头局部凿除、重新浇筑,并创新性地应用安装牺牲阳极以阻止方桩钢筋继续锈蚀的技术方案,保证其满足耐久性使用要求。实践证明该方案切实可行,既避免了旧桩基全部拆除、节省了投资,又成功地将牺牲阳极技术应用于混凝土方桩防腐。     

夹芯强度对新型液舱防护效能的影响

舰船防护液舱在高速弹体作用下会发生大变形,防护难度较大。文章对新型防护液舱结构进行了分析,建立了含方格夹层板的液舱结构模型,通过与实验数据对比验证了数值计算方法的有效性,并对不同弹体速度、不同芯层强度下的夹层板防护效能进行了比较,并进行了机理分析。研究结果表明:(1)适当降低芯层强度能降低液舱前后板测点的压力载荷和比冲量,明显降低液舱前板的塑性变形;(2)芯层强度降低提高防护效能的主要机理是减小了液舱中的超空泡滞后流;(3)液舱新型防护夹层设计应考虑具体侵彻弹体载荷,适当降低芯层强度的同时应避免防护夹层前后壁发生贴合碰撞。研究结论为新一代航母防护液舱设计提供了参考。     

FPSO内孤立波载荷特性数值研究

文章将KdV、eKdV和MCC内孤立波理论应用到内孤立波数值模拟水槽入口速度条件计算,讨论内孤立波与浮式生产储卸油装置FPSO强非线性作用问题。结果表明,数值模拟所得FPSO内孤立波水平载荷、垂向载荷及力矩与实验结果相吻合,内孤立波载荷主要由波浪压差力、粘性压差力和摩擦力构成,粘性压差力很小,可以忽略;在水平载荷中,摩擦力较压差力约小一个量级,流体粘性的影响不可忽略;在垂向载荷中,摩擦力比压差力小很多,在分析时可以忽略流体粘性的影响。由于FPSO始终处于上层流体中,对内孤立波的模拟波形和其诱导流场的影响很小。波浪压差力可利用傅汝德-克雷洛夫公式基于动压力进行计算,而水平载荷中的摩擦力则需根据内孤立波诱导速度的切向分量对FPSO吃水湿表面求积分的方法进行计算。     

着水姿态对大型水陆两栖飞机着水性能的影响

针对着水姿态对水陆两栖飞机船体着水性能的影响,通过单船身(机身)模型着水试验与仿真,分析着水载荷和运动响应,单船身模型可排除气动力及复杂的水面效应等因素引起的试验与仿真的差异。结果表明仿真与试验结果一致性较好,压力分布满足设计要求;初始姿态角对压力分布及加速度的时历变化影响不大,但艉部着水前期姿态角会出现减小的现象;加速度和姿态角峰值随着初始姿态角的增大会出现明显的波谷型变化。综合看来,该型水陆两栖飞机着水性能在6°-8°姿态角范围内较优,7°最佳。     

船舶齿轮传动装置箱体振动噪声 分析与控制研究进展

箱体作为船舶齿轮传动装置的重要组成部分,在工作过程中由于齿轮系统的激励会产生振动噪声,不仅影响船舱的舒适性,还会对船舶的安全造成威胁。针对船舶齿轮箱尺寸大、结构复杂、安装形式多样的特点,文章从振动噪声的分析方法和控制措施两方面总结了国内外近年来的研究进展。在分析方法方面,对比了采用齿轮系统-箱体全有限元模型进行振动分析与采用齿轮系统集中质量模型和箱体有限元模型进行振动分析的优缺点,评述了有限元法、边界元法、统计能量法、中频混合法等方法的特点及研究进展,总结了计入安装特征影响的方法。在控制措施方面,介绍了以降低振动噪声为目标指导齿轮箱结构改进的方法,总结了确定阻尼材料敷设位置、方式及厚度的方法。最后讨论了需要进一步研究的问题。     

基于参数化设计的浮冰区船舶冰阻力研究

基于Voronoi图采用参数化设计工具对不规则几何形状的浮冰开展参数化建模,参照真实冰区测量信息,利用遗传算法对浮冰尺度概率分布开展了优化研究。考虑不同浮冰尺度范围,采用有限元方法对船舶在浮冰区航行的冰阻力进行了数值计算。研究发现:大尺度浮冰相对于小尺度浮冰而言,破碎更为剧烈;优化浮冰尺度概率分布的冰阻力峰值总体而言大于优化前,平均值则较小;数值计算结果在较大浮冰尺度范围内与经验值较为吻合,浮冰阻力平均值随浮冰平均尺度增大呈负指数幂函数减小趋势。文中提供了一种对浮冰尺度概率分布进行校正和优化的方法,对船舶在浮冰区的阻力预报具有一定参考价值。     

上凸型内孤立波场中顶张力立管极值响应分析

为研究上凸型内孤立波作用下立管的响应问题,建立了顶张力立管在上凸型内孤立波场中的运动方程,流体作用力通过Morison方程求解,上凸型内孤立波引起的速度和加速度用两层流体KdV方程计算;采用有限元法离散控制方程,并用Newmark-β法在时域内求解。通过数值模拟探索上凸型内孤立波作用下顶张力立管的位移、弯矩、应力、顶底端转角等极值响应规律,并分析内孤立波幅值、上下两层流体密度差、顶部张力及壁厚对立管响应的影响。研究结果表明,上凸型内孤立波会引起顶张力立管的位移、弯矩、应力及顶底端转角显著增大;由于上凸型内孤立波引起的海水剪切作用剧烈,导致上下两层流体中立管位移反向。     

多蛋形交接耐压壳屈曲特性试验与数值研究

文章研究了多蛋形交接耐压壳屈曲行为。基于壳体开孔处的变形量与完整壳体一致的设计理念,优选多蛋壳结构参数,制作多蛋壳比例模型,并对其制作误差进行了检测。此外,还进行了静水压力试验,验证真实多蛋壳破坏形式,检验环肋参数的合理性,比较了考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析结果。结果表明:基于变形协调理念设计的多蛋壳,最终破坏远离环肋交接处,蛋形壳单元破坏形式及载荷与完整单蛋壳基本相同,试验验证了多蛋壳继承了完整蛋形壳较好的耐压特性;基于弧长法的数值计算与试验结果具有良好一致性,考虑真实形状和厚度的非线性有限元分析可用于分析预测真实壳体的屈曲特性。     

双层加筋板水下声振耦合特性研究

文章以双层加筋板为对象,分别采用传统的结构有限元耦合声学边界元(FEM/BEM)方法和结构有限元/声学自动匹配层(FEM/AML)直接声振耦合计算方法,计算了结构水下辐射噪声,并对两种方法进行对比分析,验证了FEM/AML直接声振耦合算法的准确性及高效性。在此基础上,采用FEM/AML直接声振耦合计算方法研究了双层加筋板结构单面触水的声振耦合特性,分析了载荷位置、载荷的性质,双层板的板厚、筋板的厚度以及布置方式等结构参数对辐射噪声的影响。     

钛合金耐压结构蠕变数值计算方法与试验验证

通过对比分析多种典型蠕变本构模型,考虑应力水平、本构模型、蠕变时间等三个因素的影响,确定了TC4ELI材料钛合金常温压缩蠕变本构方程及其系数,初步建立了钛合金耐压结构蠕变数值计算方法。对钛合金环肋圆柱壳模型开展蠕变数值计算,给出蠕变前后模型的应力、应变和位移的变化情况。结果表明:修正的时间强化模型可以表征钛合金耐压结构初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变特性,能够适用于深海钛合金耐压结构的蠕变计算;产生蠕变变形后钛合金耐压结构应力重新分配,高应力区范围有所扩大,蠕变后弹性应变和总应变均减小;相比于纵向,蠕变对环肋圆柱壳结构的径向变形影响更大。     

向量式有限元法在管土相互作用中的应用

向量式有限元法是基于向量式力学和数值计算的一种创新性的结构行为分析方法。文章采用三种弹簧模型模拟海床,将向量式有限元法用于钢悬链线立管触地段与海床土体相互作用研究中,编制相应Matlab求解程序,计算了端部施加一定位移下立管的位形和弯曲应力,并与他人基于有限差分法及ABAQUS的模拟结果进行对比,同时运用该方法分析了弹簧模型、土体刚度、土体吸力系数等参数对立管触地段变形和弯曲应力的影响。结果表明向量式有限元法在模拟静态端部位移加载下的管-土相互作用是准确和可行的,能够直接求解变形和内力,具有相对简洁性,此方法是对立管力学行为的模拟,符合实际运动变形过程。为模拟管-土相互作用提供了新方法,同时为进一步研究实际循环载荷下管-土相互作用奠定了基础。