鼓型橡胶护舷非线性有限元分析及试验验证

根据材料拉伸试验结果,采用OGDEN三阶模型定义橡胶的超弹性特性,建立鼓型橡胶护舷非线性有限元分析模型,并进行了试验验证和性能分析,结果表明:试验结果和仿真结果具有良好一致性,证明了模型的正确性;护舷的吸能量随着压缩量的增加而稳定增长,反力变化可分为稳定增加、相对稳定、快速增加三个阶段;护舷中的铁片应力分布明显高于橡胶部分,最大应力的变化与护舷反力数值有很大相关性;护舷橡胶部分的MISES应力和最大主应变都随着压缩量的增加而线性增大,在第一阶段最大应力和应变从护舷外表面的上下拐角处转移到护舷中部对称面上,之后,随着压缩量的增加,护舷的最大应力和应变区域在这个对称面上开始由里向外发生缓慢转移。     

护舷碰撞过程有限元数值模拟

本文基于ANSYS-LSDYNA,采用有限元方法模拟了钢板撞击橡胶泡沫型护舷的全过程,分析了钢板在撞击过程中速度改变量、不同时刻护舷的应变量以及护舷等效应力,结果表明有限元是一种有效的研究护舷碰撞过程的方法.     

船舶护舷的现状和发展趋势

随着船舶的大型化和靠泊码头的需要,船舶的护舷器材经历了用棕绳做成的靠球、实心橡胶护舷到浮式充气橡胶靠球几个阶段。浮式充气橡胶靠球具有角形压缩的可行性、吸收能量高、船壳板受到的压力小及随浪运动性好等诸多优点,因此被广泛使用。国际标准规定的两种浮式充气橡胶靠球的类型为高压型和低压型。其中,低压型是2014版的充气护舷标准中新增加的品种,反映了国际上充气护舷的新需求和新的发展趋势。新出现的靠球品种有注水靠球、游艇靠球、聚氨酯实心靠球等,对靠球的气密性、弹性变形量、压缩复原性、平行压缩性能、角形压缩性能和耐久性能做了简单介绍,并介绍了在船与船的接舷作业、码头防护时,充气橡胶靠球的用途和安装方法。可通过对冲撞能量的计算,经济合理地选用恰当尺寸的靠球。     

长周期波浪对船舶系泊稳定性的影响

利用国际通用的OPTIMOOR船舶系泊分析软件,系统分析长周期波浪作用下周期、波高、入射角度对船舶系泊稳定的影响。分析计算结果可知:波高和入射角度对船舶升沉量的影响极为明显,周期对船舶纵移量的影响最为明显;同时,最大缆绳张力与长周期波浪3个因素(周期、波高、入射角度)在一定取值区间内成正相关关系,并且随着波浪因素增大,缆绳张力分布呈现明显的不均匀性;此外,最大护舷反力与长周期波浪3个因素也在一定取值区间内成正相关关系,周期和入射角度这两个波浪因素取值越大,4组护舷的反力越均衡。     

探究钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验

利用三轴试验机对钢纤维再生混凝土完成单轴压缩与常规三轴压缩试验。试验结果显示,在单轴压缩与三轴压缩试验情况下。在一样的围压之下,钢纤维掺量增多,试件所能够承受的主压应力及轴向应变也会随之增大,并且围压下的应力应变曲线的趋势大致相同;同样掺入量的钢纤维再生混凝土,所能够承受的主压应力以及轴向应力会岁围压的增加而得到相应的增加;15MPa的围压情况下,其峰值应力大概是单轴压缩情况下的峰值应力的3.08到4.13倍;在同样的围压情况下,百分之二的钢纤维掺入量的峰值应力大概是普通的再生混凝土的1.15到1.54倍;15MPa围压的情况下,钢纤维再生混凝土的峰值应变比在单轴压缩情况下的峰值应变增大大约5.98到6.76倍。     

LNG船系泊安全分析

为保障LNG船系泊安全,通过引入OPTIMOOR软件的输入矩阵(标准的环境限制条件和LNG码头布置参数)得出系泊分析的输出矩阵(缆绳张力占破断强度百分比、船体承受护舷反力、护舷形变量、护舷承受的压强、护舷与船平行中体的接船面积百分比等参数)。结合某大型LNG接收站实例分析,梳理出影响LNG船系泊安全的直接因素和根本因素,提出优化措施:选取平行中体平滑的LNG船型,缩短橡胶护舷的中心间距,提高橡胶护舷的理基高程。     

外压法调整耐压球壳焊接残余应力的 数值模拟与试验研究

深海耐压球壳经过外压作用后结构的焊接残余应力会发生改变,文章首先运用ANSYS的APDL语言编写了深海耐压球壳人孔区域焊接残余应力数值模拟程序,对耐压球壳的初始残余应力和经过外压试验后的残余应力的变化进行计算;然后,对加工完成的试验模型采用X射线无损检测方法对该深海耐压球壳人孔区域的初始残余应力和经过外压试验后的残余应力进行测量。数值模拟结果与试验结果表明两者基本吻合;随着外压增加,最大残余拉应力和压应力都不断减小。该文研究结果为合理运用外压法调整焊接残余应力提供了依据。     

人字闸门支枕垫块接触应力分布与磨损分析*

为研究人字闸门支枕垫块接触应力分布与接触面磨损情况，以支枕垫块二维模型为研究对象，基于经验公式和Archard磨损计算通式，建立支枕垫块接触应力与接触面磨损量计算模型，利用有限元分析方法获取不同主横梁支反力作用下支枕垫块接触应力大小与分布情况，以及不同转速、过盈量条件下的接触面磨损量变化分布规律。结果表明：支枕垫块接触应力大小在初始线接触位置两侧近似呈对称分布，随着主横梁支反力的增大，接触应力呈现出递增趋势；人字闸门的应力主要集中在主横梁轴线上，并在梁之间急剧减小；接触面磨损量随着闸门转速和支枕垫块配合过盈量的增加而呈现递增趋势，最大磨损深度向下游侧偏移。     

侧限固结时应力比对粗粒土变形的影响

粗粒土侧限变形特性是量化港口填料在不同荷载作用下沉降的重要依据。基于12组不同应力比侧限固结试验,得出侧限条件下加卸荷次数及应力比对粗粒土应变增量的变化趋势,建立粗粒土应变及塑性应变计算模型,并在二维及三维空间下验证了所建模型合理性。结果表明,堆载应力在土体中存在最大影响深度;当应力比相同时,侧限条件下应变增量及塑性应变增量与增量荷载数值无关。粗粒土受荷载循环作用时应变及塑性应变随应力比增大均呈指数函数变化,且其界限应力比处于2. 124～2. 461。建议在港口施工填筑时对地基上部进行多次强夯加固处理,营运阶段应控制最大堆载量并均匀平铺堆场,以降低填筑区的不均匀沉降量。     

耐压液舱结构的模型试验研究

对传统式和准同心圆式两种外部耐压液舱结构进行了模型对比试验.结果表明,在弹性阶段,准同心圆式耐压液舱耐压船体壳板的应力沿圆周方向趋于均匀化,最大应力明显低于传统式耐压液舱相应位置处的同类应力;随着静水外压的增加,模型结构从局部屈服到塑性区扩展,应力重新分布,直至发生轴对称屈服破坏,未见失稳特征.模型试验结果与有限元解吻合良好.     

定机移船码头的靠船桩系统计算方法

定机移船码头结构由装卸平台、移船平台和设置于平台前沿的靠船桩组成。其中靠船桩在靠泊过程中承受船舶撞击力并将其传递给后方橡胶护舷和码头平台,结构受力形式复杂,为码头设计的关键,现有规范和手册没有相应的计算方法。针对该问题,着重论述了靠船桩的设计特点;通过把护舷压缩过程简化为理想弹塑性变形、将靠泊过程分为3个阶段分别分析其受力状态;并利用能量守恒的原理,建立了系统受力、位移和吸能的方程组;总结了一套简化计算方法,并通过实际工程加以检验。     

系泊油轮与海上平台的碰撞力分析

考虑风、浪、流的联合作用以及平台护舷非线性恢复刚度,研究船舶系泊状态与平台的撞击力及其分布规律。针对不同的风、浪、流的作用方向以及不同的风速、波高及流速,计算波浪和海流的载荷,建立系泊船舶的分析模型,采用频域与时域分析方法,进行系泊船舶运动及其与平台之间碰撞力的仿真,得到系泊船舶与平台的碰撞力时间历程,并分析不同碰撞力发生的概率,确定发生最大碰撞力的风、浪、流方向,比较常量护舷刚度与非线性护舷刚度的计算结果。结果表明,橡胶护舷刚度的选取对于碰撞力的计算结果影响显著,选取非线性护舷刚度计算靠泊碰撞力十分必要,用目前的经验公式计算得到的碰撞力偏差较大。     

柔性靠船桩簇结构受力计算

基于位移协调、力的平衡和能量守恒原理,通过在水平桩NL法计算中引入桩侧土抗力群桩折减系数,采用Lagrange插值多项式拟合护舷厂家的反力、吸能与变形的关系曲线,对柔性靠船桩簇中钢桩和护舷间水平力、能量分配进行计算分析;并将之应用在某码头的靠船桩簇设计中,取得了良好的成效。     

工程船靠泊过程的力学分析

研究了工程船靠泊过程中在橡胶护舷、靠泊船及停泊船之间传递的靠泊力及能量.在简化分析中,将靠泊船等效为一质量块,护舷结构等效为一非线性弹簧,停泊船舷侧结构等效为一线性弹簧,利用能量法推导了最大靠泊力的估算公式.此外,利用LS-DYNA有限元仿真,研究了三种不同型式的橡胶护舷作用下的靠泊力及吸能分配情况,验证了简化公式的有效性,同时为工程船在靠泊过程中的结构安全分析及护舷的选型提供参考.     

撞击力下柔性靠船桩高桩码头横向变形分析

柔性靠船桩高桩码头是由靠船桩、护舷和桩台组成的一个结构系统。针对柔性靠船桩高桩码头桩台承受撞击力的情况,通过分析桩、护舷及桩台的受力及变形,利用桩顶处力的平衡条件和位移协调条件进行数学公式推演,导出了该系统横向变形的计算表达式,给出了表达式中相关系数的计算方法,并阐述了该表达式的迭代解法步骤。研究成果可为相关结构的设计及规范修订提供参考。     

LNG船舶靠泊对护舷的撞击力试验分析

为确保LNG船舶靠泊安全,对浙江LNG接收站工程进行了船舶靠泊物理模型试验。采用牵引船模及直流力矩电机调节速度的方法,模拟了船舶不同靠泊速度和不同偏心距的靠泊方式。试验表明,船舶靠泊角度为5°时,4个护舷受力不均,1#护舷先受力且受力最大;不同偏心距条件下的撞击力没有明显规律,且相差不大;靠泊速度为0.15 m/s条件下,静水靠泊和顶流靠泊时设计护舷型号可满足要求,横浪1.5m时靠泊则撞击力不满足要求。建议尽量减小靠泊角度,使得护舷受力均匀,以减少靠泊时的撞击力。     

并靠状态下潜没式护舷力学性能分析

针对潜没式护舷的结构形式和性能特点,采用有限元分析方法建立橡胶护舷单体、并靠两船和潜没式护舷整体及局部的有限元模型。以两船并靠状态下的运动响应结果为输入条件,对船体和潜没式护舷的低速碰撞问题进行评估,分析并靠状态下潜没式护舷力学性能,并对护舷系统进行优化设计,为海上并靠方案和潜没式护舷方案提供设计依据。     

大水位差框架墩式码头动力仿真分析

结合三峡库区某框架墩式码头工程,通过有限元动力仿真方法,利用非线性分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶与独立墩式码头碰撞的有限元模型,模型中考虑了橡胶护弦的缓冲和吸能作用,更加真实地模拟出船-护弦-码头三者之间的相互作用.模型分析了船舶速度对墩式结构动力响应的影响.     

桩基布置对高桩码头撞击力分配的影响

通过建立包含船、护舷、码头的有限元模型,给定船舶的靠泊速度模拟了船舶靠泊的全过程,得到更符合实际情况的船舶撞击力变化曲线和码头结构的动力反应。研究发现因为叉桩扭角的影响,横向的船舶撞击力在码头较薄弱的纵向也会产生较大的纵向力,最大可达撞击力峰值的6%~8%,这是规范所不曾考虑的。通过对比5种不同的桩基布置方式的分配系数,可得出全对称布置方式优于非对称布置方式的结论。