悬链浮筒式多点系泊锚链受力计算

悬链浮筒式多点系泊（MBM）是大型油船外海停泊时经常采用的一种离岸系泊方式,但国内尚无实际应用。针对MBM系统中的主要结构部件锚链进行受力分析,通过采用悬链线方程,对自由或约束状况下单条锚链和复合锚链的受力进行理论分析和计算,总结出一套锚链受力的系统分析方法,并对中东某MBM工程进行案例计算。结果表明,提出的理论公式和设计方法可为MBM的锚链设计提供借鉴。     

趸船内八锚锚链受力分析

针对码头结构设计规范中关于内八锚及地牛受力计算的规定不明确的问题,参考水下锚链计算推导过程,根据静力平衡分析,列出悬链平衡方程,求解得出内八锚锚链悬链线标准方程,并通过曲线积分得到悬链线长度的计算公式。考虑到内八锚锚链在岸坡上拖锚的特殊情况,引入岸坡出坡点处斜率k,采用静力分析方法,得出锚链最大拉力、地牛拉力的计算公式。结果表明,锚链悬空段最大拉力出现在岸坡出坡点处,锚链最大拉力出现在地牛处。研究成果可为类似工程提供参考。     

锚泊系统的快速计算方法及应用

在满足锚链使用要求的情况下,为更好地改变锚链的受力特性,有必要分析并掌握多段悬链的锚链特性和锚泊力。给出多段锚链受力的计算步骤,并应用切比雪夫拟合锚链的受力,采用高阶边界元求解势流理论下的浮体波浪力,应用于锚泊与浮体结构系统运动数值模拟。通过算例验证模型的正确性,比较频域模拟和时域模拟锚泊系统的差异,得到关于锚链几何非线性的影响效果。     

趸船-锚链体系非线性有限元分析

提出便于工程设计应用的趸船-锚链体系非线性有限元模拟方法,可考虑锚链的几何大变形特征以及锚链-泥面接触行为。根据拟静态分析方法,给出具体计算流程,可对水位变动、外荷载作用情况下趸船-锚链体系的受力和位移进行求解。通过对某海事局工程实例进行分析,验证了计算方法的可行性和工程应用价值。     

锚唇受力分析

分析锚泊状态、抛锚和收锚状态、锚存状态和极端状态中锚与锚链的运动情况,确定锚链和锚对锚唇的作用方式,建立锚唇受力的计算公式,根据实际锚泊经验,选取不同船型,分析锚唇受力极值以及锚自身质量、水中锚链长度等因素对锚唇受力的影响。     

锚链多体系统最优化求解方法及其对比分析

为了在不添加额外方程或判断条件的情况下，求解锚链多体系统悬链和卧链共存的状态，提出利用最优化原理描述静态锚链多体系统的状态方程，即最小势能方程，并与传统的悬链线方程和多体系统一般力学方程进行对比分析。结果表明，该方法不需要进行复杂的受力分析，形式简单且物理意义明确。数值计算结果与传统方法在计算悬链时是一致的，且可在统一的框架下计算悬链和卧链同时存在的状态。     

三维锚泊系统时域计算分析

通过采用在频域内对浮体运动方程求解并将计算结果转换为时域结果,同时与锚链线运动时域方程耦合求解锚泊浮体在限制工作水深的运动位移与锚链线上的张力.采用一种考虑锚链线上各种受力的三维锚链线模型来计算锚链的位移与受力.通过对计算结果的分析表明,本方法简单、实用,可以提供具有工程精度的锚泊性能预报.     

多点系泊系统动力分析方法

本文给出了CALM型多点系泊系统运动和受力的计算方法.将系统运动计算分解为平均位移、低频漂移运动和高频(波频)运动三部分.低频运动在时域内求解,可以考虑风、浪、流有不同夹角的情况.高频运动中锚链-浮筒--船的运动是相互耦合的.考虑了锚链动力特征,给出了基于有限元法的锚链围绕平均位置作高频运动的新的方程.提出了计算单点和多点系泊系统平衡位置的新方法,计算结果与其它有关的计算结果进行了比较.     

锚链筒与抛起锚的关系

分析了抛起锚过程中锚杆在锚链筒中及锚唇处的受力情况,由此给出锚链筒夹角的验算方法及锚唇的最小半径计算公式.     

基于系泊静态相似的超大型浮体单模块系泊系统简化

由多个模块组成的超大型浮体,其系泊系统中的锚链数量会随着模块数量的增加而显著上升。对这样的多模块超大型浮体进行模型试验时,过多的锚链会增加系泊系统的系统误差,增加系泊系统的预张力调节难度。因此,合理地简化系泊系统,减少锚链数量十分必要。本文提出了一种基于静态等效的系泊系统简化方法,将系泊系统的静态等效转化为多目标优化问题,以初始系泊系统与简化系泊系统的水平静回复力和艏摇恢复力矩等效作为目标函数,利用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求得最优的简化锚链参数,并对使用简化系泊系统的超大型浮体的运动响应进行模拟。通过对比使用简化前后系泊系统运动响应时历的相关性系数,证明对于本文中所使用的浅水悬链式系泊系统,基于静态等效对其进行数量精减并保证浮体的运动响应变化较小是可行的。同时,浮体本身的特性对锚链系统简化的最终效果存在着一定影响。     

水深对某典型FPSO及其系泊系统影响研究

以某典型转塔式FPSO为研究对象,利用大型海洋工程水动力及时域耦合分析软件AQWA对FPSO及其系泊系统进行相关计算比较分析;首先通过ANSYS建模并且划分网格,然后通过AQWA-LINE,应用势流理论进行水动力分析,并分别选择914.4m、1800m、3000m作业水深,进行相应的静力计算、运动响应对比分析以及锚链张力的对比计算,得出FPSO的静力、运动响应以及锚链张力随水深变化的规律。     

船舶抛锚作业锚机刹车最小临界水深计算

船舶抛锚过程中锚机刹车最小临界水深的准确计算一直是海船船长关注的问题.抛锚过程中,锚链不断地从锚链舱滑出,滑出的这部分锚链的质量在不断变化,是一个变质量系统,用牛顿经典力学定律很难准确计算出重力抛锚方式下,锚机刹车能保持有效控制的最小临界水深.运用密氏方程结合运动学原理进行计算的方法,可以获得比较可靠的计算结果.     

常用的边坡地震位移简化算法对比

对于强震区的边坡工程抗震设计,国际主流规范允许采用位移分析的方法。由于地震的复杂性,选用什么样的位移计算方法至关重要。针对这个问题,对比了国际主流规范和手册常用的位移简化算法,包括AmbraseysMenu公式、Jibson公式、NCHRP 611公式、Bray and Travasarou公式、Makdisiseed法以及Shang-Yu HsiehChyi-Tyi Lee公式等,并采用SLIDE软件进行对比验证,分析了不同简化算法的优缺点。同时结合地震波特性,提出了1种基于阿里亚斯烈度的边坡残余位移计算表达式,并采用马尼拉某项目的多组地震波和不同地质不同边坡高度下的位移分析结果拟合了一个简化公式。结论可为类似条件下边坡工程地震位移简化计算提供一定的参考。     

锚链直径对船舶锚泊能力的影响

从减轻船总体负担、采用链径更小的海洋系泊链的设计需求出发,以单个链环为微元对锚链在锚泊状态所形成悬链线方程进行推导,建立锚链在典型锚泊状态下的悬链线方程,并以此为基础完成不同链径锚链在抛锚长度、最大可承受环境力、最大抛锚深度等方面的计算分析。结合计算结果和船舶实际使用情况,对采用不同链径锚链的锚泊能力进行综合分析后认为,虽然链径较粗的锚链的理论锚泊能力较强,但若采用霍尔锚等非大抓力锚,或对锚泊水域面积无明确要求、没有在深水中抛锚的特殊需求等,则可以选用链径相对较细的海洋系泊链代替目前规范中规定的电焊锚链。     

竹排浮式结构消浪效果模型试验研究

对竹排浮式消浪结构进行了波浪模型试验,在试验中测量了堤后波高,计算了透射系数,并测量了锚链所受的波浪力。通过模型试验比较了几种竹排浮式结构的消浪效果,提出了推荐的结构型式,并结合众多学者的研究成果导出了改进的透射系数计算公式,公式计算结果与试验数据符合良好。     

浮标系泊结构的参数优化匹配方法研究

针对浅海浮标系泊结构姿态控制问题,进行系统参数优化匹配计算方法研究.首先进行系泊结构力学分析,建立系统的力和力矩平衡方程,推导出系泊系统状态的描述方程;采用系泊系统起锚角和检测设备舱的倾斜角度为约束条件,取锚链型号和重物球质量作为设计变量,建立锚链的垂直高度相对误差最小为目标的系统参数优化匹配的数学模型;用最小二乘法求解非线性方程组,进行分层变量优化计算.所提出的系泊系统结构参数优化计算方法可为浮标系泊系统结构设计提供理论依据.     

海流作用下舰船锚链运动模型研究

为研究海流作用下舰船锚链的运动响应,在锚链微元运动控制方程基础上,计入其受到的海流作用力和弹性形变等因素影响,建立锚链运动模型并进行了仿真,进而与经典悬链线方程法的计算结果对比分析。结果表明,海流作用会对锚链悬链段长度、顶端位移以及各点处的张力等产生影响,且这一影响将随着海流流速的增大而愈加明显,实际工程中应予以考虑。建立的舰船锚链运动模型及结论分析,对舰船锚泊安全的理论研究和工程实践具有一定参考价值。     

高水头混合式闸室墙衬砌锚筋的计算方法

针对高水头混合式闸室墙结构设计领域,以柳江红花水利枢纽复线船闸闸室墙为例,结合ADINA有限元模型分析,进行锚筋计算方法的研究。通过分析,锚筋受拉过程轴向变形u与距前趾的垂向距离L_i近似成正比关系,利用u与L_i的关系,通过假定建立锚筋轴向拉力F_i与L_i及锚筋产生的力矩M_i与L_i的公式关系。为满足闸室墙检修工况下抗倾覆稳定性要求,结合锚筋提供的弯矩值Mi反推拉力值Fi,锚筋提供的拉力值均满足设计与使用要求,且越靠近顶排,锚筋发挥作用越大。通过与现有传统锚筋计算方法进行对比,该计算方法相对合理、准确,更加节省工程投资。