高阶线性微分方程的直接积分

对高阶常系数线性微分方程求解,本文采用了不同于一般教科书上的传统方法,如特征方程法,待定系数法,也不同于算子法,而是给出高阶常系数线性微分方程的直接积分公式.利用直接积分公式可直接得到非齐次方程的通解, 利用直接积分法确定齐次通解,实际上可以成为特征方程法的理论依据.对于高阶变系数线性微分方程,如果能实现对线性微分算子的因式分解,则可能通过解联立的一阶线性微分方程组对原方程的解建立直接积分公式.     

灌河口海域潮波数值模拟

本文对三维潮波模型进行垂向积分后获得的二维潮波模型采用ADI方法建立了差分方程,并计算了灌河口海域潮波模型的数值解,得到了与实际观测符合良好的结果。从而根据数值模拟和实测的结果,对灌河口海区的潮汐和潮流进行了讨论,为灌河口海区工程应用及环境保护提供了参考的依据。     

非线性双曲线固结方程的精细积分解法

为解决传统有限差分法在求解固结方程时关于时间步长选取对解的稳定性和收敛性影响问题,针对固结系数不为常数的一维非线性双曲线固结方程求解,提出一种采用精细积分法进行时间离散的数值解法。详细推导该方法的具体求解过程,并结合工程实例,将精细积分解法与传统有限差分解法进行对比。结果表明,精细积分解法不受时间步长取值大小的限制,具有良好的计算精度和数值稳定性。     

高阶线性微分方程的直接积分

对高阶常系数线性微分方程求解，本文采用了不同于一般教科书上的传统方法，如特征方程法，待定系数法，也不同于算子法，而是给出高阶常系数线性微分方程的直接积分公式。利用直接积分公式可直接得到非齐次方程的通解，利用直接积分法确定齐次通解，实际上可以成为特征方程法的理论依据。对于高阶变系数线性微分方程，如果能实现对线性微分算子的因式分解，则可能通过解联立的一阶线性微分方程组对原方程的解建立直接积分公式。     

近水面单体升沉运动有限元研究与分析

采用有限元方法对近水单体在作升沉运动时的水动力系数进行分析和计算.用Fortran语言编制程序,求解速度势,得到该运动状态下的附加质量和阻尼系数的数值解.在划分单元时,取八结点等参单元,在域内使用伽辽金加权余量法,具体积分时采用Gauss数值积分.分别计算了二维圆柱和方柱的水动力系数,并对二维方柱进行分析.     

缝隙辐射源近远场转换的园柱面等效磁流法

介绍利用圆柱面上的等效磁流源进行缝隙辐射源近场到近场与远场的转换.利用辐射源近场的模拟测量数据确定假设的圆柱面上的等效磁流源,进而推算出其近场和远场辐射特性.采用圆柱面比采用平面更易于工程实现.给出了关于测量近场和等效源之间关系的电场积分方程,并通过矩量法将积分方程转化为矩阵方程.使用奇异值分解法求解矩阵方程的最小二乘解.给出了单个缝隙天线以及缝隙阵列的近场和远场计算结果,与解析公式的计算结果相吻合,从而证明了所提出的方法的正确性.     

时域自由面格林函数改进精细积分算法研究

文章将时域格林函数及其导数所满足的常微分方程变换为标准形式的线性时变系统。通过对线性时变系统进行维数扩展,并引进新的参变量,将其转化为单位区间内的线性时不变系统。其次,引进精细时程积分算法,对该时不变系统进行精细积分求解,从而对时域格林函数及其导数进行精确数值计算。最后,提出了一种基于九节点有限元形函数的制表插值策略,并利用该插值方法对零航速浮体在时域中的瞬时运动波浪力进行数值模拟,数值解与解析解符合良好,验证了该方法的精确性、稳定性和高效性。     

基于遗传算法的五体船片体布局多目标优化研究

尝试并实现了iSIGHT优化软件与水动力计算软件HydroSTAR的集成优化,以五体船在波浪中的运动响应及增阻为目标函数,对片体布局作了多目标优化研究.运动计算采用三维频域面元法,增阻计算应用了近场压力积分方程,优化算法采用NSGA-II遗传算法,结果给出了Pareto解,还进行了DOE试验设计分析,为五体船片体布局设计提供参考.     

双材料中矩形裂纹问题的超奇异积分方程方法

使用超奇异积分方程方法,对双材料空间中垂直于界面的矩形裂纹Ⅰ型问题进行了研究.首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.根据裂纹面上位移函数的分布特性,通过将位移间断函数表示为特征函数和一组多项式乘积的形式,为其建立了数值方法.数值结果表明,该方法不仅具有较好的收敛性和较高的数值计算精度,而且能够精确满足裂纹面上的边界条件.在此基础上,对不同材料组合界面对裂纹前沿应力强度因子的影响进行了分析,取得了较好的数值结果.     

基于p型有限元法研究断裂力学问题

本文基于stresscheck,用p型有限元法和围线积分法求解混合型裂纹尖端应力强度因子。p型有限元法精度高、收敛快、自适应能力强。围线积分法基于betti功互等定理,用前者计算的应力场和位移场,沿绕裂纹尖端的围线积分,精确计算出混合型裂纹的应力强度因子。文章分析了积分路径、网格密度、p对解稳健性的影响。并与文献和解析解的结果作了对比,表现了良好的精度和收敛速率。     

利用伪力法计算带限位器的船舶设备隔振系统冲击响应

建立了带限位器浮筏隔振系统的非线性系统模型,利用伪力(pseudo-forces)法计算了带有限位器的浮筏隔振系统模型的冲击响应,分析了限位器参数对冲击响应的影响.设计制作了带有限位器的浮筏隔振系统试验模型,进行了冲击试验研究.数值计算与试验结果的比较表明,伪力法在计算带限位器的舰船设备隔振系统冲击响应时的适用性和有效性.     

预应力混凝土梁挠度计算研究

预应力混凝土构件受力是钢筋与混凝土相互作用的结果.为得到准确的构件挠度计算公式,文章建立了物理模型和基于ANSYS有限元软件的数学模型,并进行了仿真分析.结果表明,ANSYS有限元模型和物理模型的数据与改进的挠度公式吻合较好.     

高桩+板桩复合式结构的内力分析方法

对高桩+板桩复合式结构进行内力分析，通过采用SAP2000和PLAXIS有限元分析软件建立不同的计算模型，得出每种模型下高桩和板桩结构的弯矩、轴力、剪力和位移等计算结果，并对结果及其产生差异的原因进行分析。结果表明：仅采用SAP2000的分析模型因高估了土体对板桩结构的支撑作用，其内力计算结果偏小；仅采用PLAXIS2D的分析模型因忽略了高桩结构的变形，其内力计算结果偏大；而采用这两种软件迭代计算的分析模型与PLAXIS 3D模型的计算结果接近，说明该计算模型的结果与实际情况较为吻合。     

载人潜器非耐压结构多目标优化设计

基于近似模型技术和多目标优化理论开展框架结构优化设计。针对传统优化方法不能实现自动计算和连续优化的问题,采用APDL参数化语言实现了框架结构的参数化建模,并将Ansys与ISIGHT集成搭建了框架结构的优化设计流程。基于试验设计,根据灵敏度分析完成了框架结构设计变量的筛选,通过近似模型的精度分析构建了框架结构响应面近似模型。采用响应面近似模型进行数值计算,使用智能优化算法完成框架结构单目标和多目标优化设计,并将结果与有限元计算值对比,验证基于近似模型优化的准确性。     

线列阵稳定器深水域阻力性能研究

采用RANS方程,结合计算流体动力学软件FLUENT中的标准k-ε模型对线列阵稳定器的阻力性能进行数值模拟。计算在深水域拖动时不同种类的线列阵稳定器的阻力大小,并将数值模拟的结果与水池实验结果进行对比。结果表明,利用FLUNET软件对线列阵稳定器的阻力性能的预测结果精度较高,可以准确地计算出在深水域拖动时的流体的阻力大小,为线列阵稳定器阻力性能的研究提供了可靠的数值模拟的依据。     

回转体艇型阻力近似计算方法与试验研究

研究了试验设计和近似模型技术,确定了回转体艇型曲线的6个控制参数,根据系列回转体阻力数值计算结果,建立了水下航行器阻力近似计算的响应面模型及径向基神经网络模型。通过系列模型试验验证了多种近似模型的拟合精度,与工程估算方法以及CFD方法进行了比较。结果表明,4阶响应面模型及径向基神经网络模型精度远高于工程经验公式,能够正确反映艇型参数对阻力结果的影响,为后续艇型优化设计带来一定的参考价值。     

船体梁扭转极限承载能力的有限元分析

在船体梁扭转极限承载能力的有限元计算中,对于比较大而且形状复杂的结构,需要采用足够多的单元数来模拟其真实的破坏模态,因而会耗费大量的CPU计算时间和硬盘空间,并且往往因为单元数太多而使数值计算变得不现实.本文采用弹塑性有限元对箱形薄壁梁进行了一系列扭转屈曲数值计算,分析了不同参数对箱形薄壁梁极限扭矩的影响,根据计算结果提出了一个修正粗糙网格有限元计算结果的修正系数,采用此修正系数可以在数值计算中节省大量的CPU计算时间和硬盘空间.     

Use of a 3D compartment model for simplified full ship FE model. Part II: validation of the simplified FE model

This is Part II in a series of papers. Part I (J Mar Sci Technol 13:154–163) deals with an approach employed to construct a simplified FE model using a 3D compartment model available from the beginning of the ship design process. This paper begins by describing the limitations of an analytical approach based on shear warping beam theory for assessing torsional strength. Next, the structural parts of a container ship that have a negligible effect on hull girder bending strength and torsional strength are determined. This is verified by removing these parts from a conventional FE model and comparing the results obtained using this modified model with those yielded by the original model. The fore end part, the aft end part and the deck house are examined. Since these parts have complicated structures and relevant drawings for them are issued later than cargo structure drawings, modeling them exactly can result in a delay in the completion of the full ship FE model. This paper also verifies the validity of the simplified FE model built by applying the method proposed in Part I and comparing the results obtained with it with those given by a conventional full ship FE model. The stresses on hatch coaming top, the maximum diagonal elongations of the hatch coaming, and the maximum hatch corner movements are evaluated to check the validity of the simplified model.     

半潜式平台空间刚架模型强度分析

将半潜式平台结构简化成空间刚架模型,运用SACS软件对其进行整体强度分析,并与该结构的板梁组合模型的分析结果对比,两者的结果较为接近.计算结果表明,在基础设计阶段使用空间刚架对结构进行分析可以快速评估结构的力系分布,为结构优化提供分析依据.     

中速柴油机MPC系统用高精度一维非定常流模型计算的流量误差研究

本文对讧维非定充模型计算８缸中同中的流量误差进行了研究，并提出了减小流量误差的有效措施，使性能模拟计算程序在计算８缸中速机性能时基本上达到一平衡，流量误差在２％以内。