波浪载荷下集装箱船船体结构的受力分析

本文通过船舶三维运动程序进行了船舶运动与波浪载荷分析,运用波谱理论进行了长期波浪载荷分析。利用动态载荷法与ANSYS软件相结合计算了一艘5 500 TEU集装箱船在各种波浪载荷下船体结构的受力和应力分布状况,并与现行船级社规范进行了综合比较,可为船体结构的设计提供参考。     

首外飘砰击对主船体结构响应的预报

假设在波浪砰击的条件下,线性“切片理论”仍适用于预报舰船的纵向运动。于是,将不规则海浪上的船首外飘砰击载荷及其对主船体的响应,简化为首部船一波相对垂向运动响应谱峰值频率的某个规则波问题,即船体响应的概率与船一波相对垂向速度的平方相联系,从而获得在各种不同海况下,首外飘砰击船体响应的概率分布可以用w。儿Ull分布来近似,即“短期预报”。 计算中对各种非线性水动力载荷成分作了分析,认为首外飘砰击的船体响应应考虑非线性惯性力及非线性浮力这两项载荷。文中把某船实测结果与本方法的短期预报作了比较,最后评述了长期预报。     

波浪载荷对船舶柴油机振动的影响研究

为避免波浪载荷对柴油机运行造成安全性的影响,本文利用 AQWA软件计算波浪的动压力,采用APDL语言编写加载程序实行波浪载荷对船体的自动施加,研究在不同波浪高的情况下,柴油机受波浪载荷的谐响应作用。研究结果表明,如果激励频率过小,柴油机的振幅和应力都较大,发生共振作用,柴油机动力特性就会减弱,导致柴油机运行不稳定;如果激励频率过大,柴油机的振幅和应力会在极小值附近来回摆动,这样容易对柴油机整体造成简谐力的作用,柴油机会发生疲劳破坏。     

波浪载荷对船舶柴油机振动的影响研究

为避免波浪载荷对柴油机运行造成安全性的影响,本文利用AQWA软件计算波浪的动压力,采用APDL语言编写加载程序实行波浪载荷对船体的自动施加,研究在不同波浪高的情况下,柴油机受波浪载荷的谐响应作用。研究结果表明,如果激励频率过小,柴油机的振幅和应力都较大,发生共振作用,柴油机动力特性就会减弱,导致柴油机运行不稳定;如果激励频率过大,柴油机的振幅和应力会在极小值附近来回摆动,这样容易对柴油机整体造成简谐力的作用,柴油机会发生疲劳破坏。     

自升式钻井平台动态响应研究

综合考虑风浪流等环境载荷、桩靴与土壤之间的相互作用行为及静水压力和波浪动压力所引起的浮力效应的影响,运用有限元软件模拟了自升式钻井平台的动态响应过程,获得了0°环境载荷作用下自升式钻井平台的船体位移、桩腿危险处应力、桩靴载荷的变化规律。研究结果表明:自升式钻井平台的动态响应周期约为38s,是波浪周期的2.8倍,且在环境载荷作用角度为30°时,船体位移峰值最大,而位移均值在45°时最大。     

半潜式起重船波浪载荷预报

采用数值分析软件Sesam/HydroD对某半潜式起重船在航行状态和起重作业状态下的波浪载荷进行长期预报和短期预报.在航行状态下,预报得到的最大波浪弯矩和剪力分别为规范值的1.4倍和2.0倍,用于进行结构疲劳评估(超越概率为10-2)的波浪弯矩最大预报值约为用于进行结构强度评估(超越概率为10-8)的波浪弯矩最大预报值的20％.在起重作业状态下,预报得到的波浪弯矩最大值约为航行状态下的15％.预报得到的波浪载荷结果和船舶运动响应结果可应用到船体结构强度和疲劳分析中,供船舶设计参考.     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

考虑颤振效应的超大型集装箱船极限强度

砰击颤振会威胁船体的总纵强度,本文先依据海况对响应贡献率最大的原则确定计算海况,然后计算得到一艘超大型集装箱船的波浪载荷时历,并采用Weibull、Gumbel以及GEV(Generalized Extreme Value distribution)分布拟合得到载荷短期极值沿船长的分布且校核了目标船的极限强度。本文通过短期极值Weibull、Gumbel分布拟合的结果与载荷的规范计算结果对比,发现有必要在考虑砰击颤振效应下利用波浪载荷直接预报结果校核目标船结构强度。     

基于结构强度的超细长三体船片体布局优化的研究

以一艘超细长三体船为例,计算了其在不规则波下的波浪载荷响应。考虑速度的影响,研究了基于波浪载荷响应的片体布局优化。计算结果表明,超细长三体船的总纵弯矩分布规律符合船体梁假定。由于三体船较常规单体船宽,沿着船宽方向亦可假设成两端简支的单跨梁;片体的相对位置不影响产生载荷响应峰值的波浪遭遇频率,但会影响响应的幅值。在优化片体相对位置,需考虑高航速的影响。     

五体船波浪载荷计算研究

基于势流理论和格林函数,探索五体船在不规则波中运动的波浪载荷响应函数,并且运用波谱分析法,采用北大西洋波浪散布图,对船体的几个典型剖面作波浪载荷的长期预报。分析不同航速、不同浪向角下典型剖面上的弯矩和剪力,研究五体船在波浪中运动时剖面载荷的分布规律。     

基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

考虑颤振效应的超大型集装箱船极限强度

砰击颤振会威胁船体的总纵强度。依据海况对响应贡献率最大的原则确定计算海况,而后计算得出某超大型集装箱船的波浪载荷时历,并采用Weibull、Gumbel及GEV分布拟合得到载荷短期极值沿船长的分布且校核目标船的极限强度。将短期极值Weibull、Gumbel分布拟合的结果与载荷的规范计算结果进行对比,研究表明,有必要在考虑砰击颤振效应的工况下,利用波浪载荷直接预报结果校核目标船的结构强度,为后续研究提供参考。     

非线性波浪载荷作用下的船体结构疲劳损伤

近年来,在非线性波浪载荷（含砰击响应）作用下的船体结构疲劳损伤,已成为船舶力学研究和结构设计界颇为关注的一个前沿论题。本文以具有大外飘船舶为背景,采用谱分析法首先在短期预报范围内分析非线性波浪弯矩、非线笥合成弯矩（含砰击振动弯矩）对船体结构疲劳损伤的影响;然后,在设定的船舶长期使用环境中,用不同的载荷理论估计和分析结构的疲劳损伤;同时计算分析了平均应力、二种计数法、不同长期疲劳损伤分析方法、二种Ｓ     

江海直达散货船波浪载荷直接计算

采用SESAM软件系统,根据中国沿海波浪散布图,对江海直达散货船的波浪载荷进行短期预报和长期预报,对波浪诱导载荷响应及主要载荷参数的长期预报值进行分析,波浪载荷长期预报极值与海船规范计算值比较表明,规范计算公式无法对其波浪载荷作出合理评估,对于此类船型的波浪载荷应用直接计算法计算。     

随机波浪下ROV缆索动力响应无因次分析

建立ROV作业系统垂向一维动力学模型,研究随机波浪激励下的动态响应。利用振动理论对方程无因次处理,得到阻尼比和频率比与响应关系的微分方程。采用双参数的PM波谱作为波浪函数,并对其无因次化。运用龙格库塔法对随机波浪和运动方程进行求解,得到缆索最大张力与各参数的关系,并分析缆索出现松弛的情况,并与谐波激励的响应作对比。结果表明,随机激励下,缆索的最大张力在频域出现多个峰值,在频率很大的范围内保持较大的张力,但峰值张力小于谐波激励的峰值。     

一种考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度的计算方法

提出一种实用的计算和分析方法来考虑砰击载荷对双体船湿甲板处结构疲劳强度的影响,保证疲劳寿命预报的精度。首先,根据线性理论计算船体与波浪之间的相对运动和相对速度,并计算船体结构在波浪载荷作用下的应力响应;然后,计算湿甲板在砰击载荷作用下的非线性响应,再将线性响应与非线性响应通过方向性进行叠加,得到波浪载荷与砰击载荷联合作用的应力响应时历;最后,通过雨流计数法计算双体船在危险工况下的湿甲板疲劳损伤。研究结果可为考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度评估提供一些参考。     

随机波浪下ROV缆索动力响应无因次分析

建立ROV作业系统垂向一维动力学模型,研究随机波浪激励下的动态响应.利用振动理论对方程无因次处理,得到阻尼比和频率比与响应关系的微分方程.采用双参数的PM波谱作为波浪函数,并对其无因次化.运用龙格库塔法对随机波浪和运动方程进行求解,得到缆索最大张力与各参数的关系,并分析缆索出现松弛的情况,并与谐波激励的响应作对比.结果表明,随机激励下,缆索的最大张力在频域出现多个峰值,在频率很大的范围内保持较大的张力,但峰值张力小于谐波激励的峰值.     

非典型双体船波浪载荷直接计算

小型双体船船体细长,仅由2个片体和桁架式连接桥结构组成,属于非高速双体船。因此,采用规范公式对其波浪载荷进行计算已不合理。采用中国船级社（CCS）的三维频域线性水动力计算软件COMPASS-WALCS对该型水面靶标波浪载荷直接计算,建立船体湿表面有限元模型、全船质量模型,根据三维辐射-绕射理论计算得到非典型双体船在满载工况时主要载荷参数的短期和长期预报值,确定不同组合工况下的设计波参数,用于全船结构强度的计算校核。对类似船型的船体波浪载荷直接计算提供参考依据。     

不同海况下波浪驱动无人船的振荡响应分析

波浪作为无人水面船（Unmanned Surface Vessel,USV）的动力来源之一,波浪水翼的动能捕获能力与船体随波浪的振荡响应能力息息相关,为此展开了不同海况下波浪的长度、波浪的振幅、前后水翼的流场扰动对USV的振荡响应影响研究。首先建立Stokes五阶波的数值模型,与理论值对比验证后,将USV的多体动力学模型导入CFD软件进行模拟,绘制船体及翼板的响应曲线,随后设计海上实验平台进行验证,并与仿真结果进行对比。结果表明：波长与船长的比例决定了船体的响应频率,且在船长为波长的2/3时频率同步性最佳;波高则影响了船体的振幅,随波高的增加,船体及翼板的振荡角度同步增加,最高可达135.34%。     

浅水条件下15万吨级FPSO波浪载荷与 运动预报分析

浅水条件下的大型船体结构响应与常规水深下的相比有较大差异。由于船体运动及波浪诱导载荷的预报关乎系泊系统设计、船体疲劳寿命以及安全性评估,研究大型浮式生产储油卸油装置运动和波浪诱导载荷响应十分必要。通过研究15万吨级FPSO在极端环境条件下的响应极值,对该级别船体载荷及运动预报提出建议。结果表明,浅水条件下波长与船长比较接近时响应最大,且部分波浪力超出了规范设计值,这在设计中应予以重视。