微段时间波浪力计算法在柔性浮式防撞系统上的应用

为了研究波浪力对于柔性浮式防撞系统拦阻效能的影响,本文提出了分步处理波浪力的方法,进行了撞击过程的模拟计算研究。文中基于势流理论运用ansys_aqwa软件,求得了不同波浪入射角及不同相位下结构物的波浪力。在模拟船舶撞击系统的过程中,将计算较为复杂的波浪力,转化为运用处理不同时刻波浪入射角和相位角的问题进行连续分析计算。研究表明,微段时间波浪力计算方法可以用于柔性浮式防撞系统的运动分析,船舶撞击过程中不能忽略波浪力的影响。     

船舶撞击作用下系泊多浮体耦合系统的运动响应分析

利用AQWA和Workbench软件模拟船舶撞击多浮体耦合系统得到其运动响应和动力响应。模拟情况分别为船舶以自由漂浮状态在4种不同的波浪和水流环境共同作用下及在静水环境下,以4种不同航速正向撞击多浮体耦合系统。计算结果显示,在自由撞击时,波浪对浮体横移量的影响较小,而海流对浮体横移量的影响较大。在不同航速下,随着船舶速度的增大,浮体链将船舶拦停时浮筒的横移量也随之增大。浮体间的连接缆绳和迎浪侧的系泊缆绳张力较大,背浪侧系泊缆绳张力非常小。将计算结果与试验结果进行对比,验证了全耦合时域分析方法在撞击载荷下分析问题的可行性,为建立海上拦阻系统提供参考依据。     

外载荷作用下拦阻网的受力分析

深海养殖场中时常会遇到外来物体的冲撞，如船只、漂浮物或鲨鱼等，现通常会在渔场外围设置拦阻网，以保护渔场设施和养殖鱼类。针对船舶误闯入渔场区，撞击在拦阻网衡量上，文章基于显式动力学的分析理论并使用ANSYS/LS-DYNA程序，通过建立拦阻网简化模型、划分网格、计算分析等，对拦阻网结构受力及整体响应进行分析，并校验拦阻网绳强度，给拦阻网具体设计提供一定的理论基础。     

冲击荷载作用下高桩码头结构的动力响应分析

采用数学理论推导与动力时程仿真计算相结合的方式,对靠泊船舶撞击作用下高桩码头结构的动力响应及动力放大效应进行了研究,获得了多自由度结构在单点冲击荷载作用下的动力响应公式,推荐了数值计算时船舶撞击荷载的时程曲线类型及持时,获取了船舶靠泊撞击荷载下高桩码头结构的动力放大效应规律。计算与分析结果表明:码头结构设计时船舶撞击荷载的取值应充分考虑码头结构的动力放大效应;靠泊船舶撞击下的高桩码头结构对撞击荷载的动力放大系数推荐为2.0。     

苏州河河口水闸水上拦阻网动力分析

对于水下闸门,为了保障水闸和船舶的通行安全,需要设计水上安全设施.拦阻网主索的设计计算是此类工程的难点和重点.以苏州河河口水闸水上拦阻网为例,利用动量原理,建立船舶的运动微分方程,运用数值计算方法,得到船舶冲程和拦阻时间,并分析船舶行程和速度随时间的变化规律,研究冲程和拦阻时间与主索拉力的关系,得到一些有益的结论.     

英标及PIANC规范船舶撞击能量计算比较

对比了英标和PIANC两本规范关于船舶撞击能量计算的异同,并就护舷设计吸收能与中国规范进行了比较分析,就撞击能计算中的偏心系数开展了进一步研究。得出结论:1)英标及PIANC规范船舶撞击能量计算中偏心系数、水动力质量系数和异常靠泊能量系数等参数取值不同。2)英标的集装箱船撞击能设计值大多小于PIANC,而油船撞击能设计值大于PIANC。3)油船采用三分点靠泊时撞击能量约为四分点靠泊时的1. 3倍左右。4)油船及气体运输船管汇偏中影响着偏心系数C_E取值,随着船舶吨级增大而减小,影响程度为12%～29%。     

基于ANSYS/LS-DYNA模块的船-闸撞击力分析

进行闸门设计或增加防撞设施时,船舶撞击力的取值非常重要。以谏壁三角船闸为例,运用ANSYS有限元计算软件分析得出5种撞击速度、5种船舶排水量共25种工况的撞击力时程曲线,与国内常用规范进行对比分析。结果表明：撞击时间随着撞击速度的增加而缩短,随着船舶吨位的增加而增大;《船闸水工建筑物设计规范》《船闸闸阀门设计规范》采用的船舶撞击力没有综合考虑船舶吨位和撞击速度两者的影响,取值偏低;《水利水电工程钢闸门设计规范》的船舶撞击力取值约为有限元分析的撞击力平均值的0.7倍。     

受横向撞击弹性板的动力响应分析

采用有限差分法分析了不同形状和边界的弹性板受横向撞击的动力响应问题。板的运动方程基于经典薄板理论,并依据Hertz接触理论,建立撞击力与系统位移之间的关系。通过与相关文献的已有计算结果进行比较,验证了本文所描述的数值方法的正确性和可行性。最后,讨论了撞击速度、撞击体端部局部半径以及撞击质量对撞击力和载荷持续时间的影响。     

升船机船厢防撞装置工作特性原型观测*

为考察某升船机船厢防撞装置的可靠性和有效性,进行了设计船舶现场实船撞击试验。观测结果表明,以设计速度船首、船尾撞击防撞装置,船舶均被防撞梁有效地阻拦;随着撞击速度的增大,缓冲油缸的油压、活塞杆受力和行程增大,工作特性与设计基本一致;船舶线型、撞击位置对防撞梁运动、受力、缓冲时间等影响较大,设计时应予以考虑。     

船舶结构碰撞相似律的数值研究

针对船舶耐撞特性研究问题的特点,提出进行结构碰撞相似律研究的必要性和重要性。利用相似理论分析了碰撞过程的相似参数,建立了船舶结构耐撞性研究中的相似律关系。在此基础上以平板结构撞击特性研究为计算模型,应用显式有限元程序MSC/Dytran对满足比例关系的撞击过程进行数值仿真计算。计算结果表明,原型与比例模型的撞击响应特性符合相似律。考虑到船用材料的率相关性,针对相似加筋圆柱壳结构进行撞击比较分析,认为由于高强度低合金结构钢的率效应不敏感,且撞击载荷速度较低,相似律仍然成立。     

基于解析法的船-平台碰撞耗散能快速估算方法

海洋平台在作业过程中存在遭受船舶碰撞的潜在危险,一旦事故发生将可能导致结构产生严重损伤从而影响平台的作业安全,因此在平台结构设计阶段考虑其抗撞性能具有重要意义.本文以供应船撞击半潜平台为研究对象,基于碰撞外部动力学分析理论,在浮式平台规范法耗散能计算基础上,运用解析法推导出考虑平台艏摇运动响应的船舶非对心撞击平台耗散能求解方程,同时借鉴船-船碰撞耗散能估算方法,得到一般碰撞场景即考虑船-平台在碰撞过程中相对运动的耗散能解析式,并自编计算耗散能程序,实现船-平台碰撞碰撞耗散能的快速估算.最后通过非线性有限元分析(NLFEA)方法,计算出供应船与平台在碰撞过程产生的应变能并与解析法的算例结果进行对比,结果表明:规范法耗散能估算方法较为保守,不适用于一般碰撞场景下的耗散能估算;本文所提出的耗散能解析法可用于准确可靠地估算相类似船-平台碰撞场景下撞击船的耗散能.     

半潜式海洋平台与供应船尾部发生正碰分析

随着世界上海洋平台的增多,船舶与海洋平台的碰撞事故也随之变多,碰撞事故往往产生巨大损失.为了研究其碰撞规律,本文基于有限元软件Ansys/Ls-Dyna,研究分析不同速度下供应船尾部与半潜式海洋平台的碰撞,碰撞中的流体采用附加质量法处理.为确保计算结果精度,对碰撞的局部区域进行网格细化.计算结果表明,正碰时平台内部结构单元首先发生破坏(内部结构指水平强框处单元),外板失效所需能量比内部结构大;当撞击速度小于破坏速度时,单元没有破坏,但当船回弹时,外板上的板单元产生振动,应力和能量产生短时间波动.     

防御船撞桥的新装置及其机理研究

从机理上区分防撞装置有弹性的(橡皮垫),弹塑性的(钢管类)和粘滞性的(大耗能、少回弹).前面两种已实现,新装置就是用第三种-粘滞性的防撞元件,它能吸收消耗掉冲击能量的70%以上.但每个粘滞性的防撞元件耗能只有几万焦耳,对于几百兆焦的大船,新装置采取的办法是吸收消耗一部分能量的同时,将船头拨开,化解撞击.为此在几百只耗能防撞元件的外面设置斜向的外钢围.新装置既能保护桥也能保护船,对于足够大的桥墩则只考虑保护船便可以了.     

油轮艏部结构碰撞特性研究

在船舶碰撞中,船艏是主要作用方.船艏结构的碰撞特性是影响船-船碰撞过程中被撞船舷侧结构损伤程度的决定因素.为减少碰撞事故损失,应从碰撞的观点对船艏结构的特性进行研究,提出一种研究船艏的碰撞特性的方法及表征船艏碰撞特性的特征量,据以改进船艏设计.根据船艏结构本身的碰撞破损过程,对船艏结构碰撞力与破损深度的关系、艏部构件在碰撞过程中的损伤形态和能量耗散进行了研究,指出碰撞力曲线是船艏结构的一种固有特性.提出了碰撞力面积密度曲线的概念,它可以用于定量表达船艏结构对其它结构的破坏能力.利用有限元数值模拟方法计算了一艘4万吨船艏的碰撞损坏实例,显示了上述碰撞特征并讨论了提高碰撞数值模拟计算精度的方法.     

船舶撞击下内河大水位差码头破坏模式研究

本研究采用ABAQUS有限元软件,主要针对内河大水位差码头在最不利工况条件下受到船舶撞击时,码头结构的受力及破坏情况进行数学模拟,得出架空直立式码头的破坏模式。数学模拟结果表明,从码头结构被撞击开始到最终破坏,要经历由弹性变形-弹塑性变形-塑性变形的过程。     

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.     

基于Ls-dyna的船舶与码头碰撞动力特性仿真分析

运用非线性显式有限元的方法,分析船-码头碰撞的全过程,探讨碰撞部位对船舶动力特性的影响规律,揭示船-码头碰撞过程中船体构件的受损情况,预报碰撞力及变性能的时程变化规律。研究表明:船舶与码头发生首碰、尾碰时,船舶主要受力构件、受力特点明显不同,主要受力构件的应力分布特点是分布面积小,维持时间长,应力数值大;次要受力构件的应力分布特点是分布面积大,维持时间较短,应力数值小性。船舶与码头碰撞过程中伴有船舶的凹陷及船体外板的运动,在实际工程中应当给予足够的重视。     

水中桩柱中钢绳柔性冲击吸能器试验研究

船撞桥的研究最近２０年来已形成一个学科。国际桥梁和结构工程协会在１９９１年于列宁格勒会议上汇总了这一领域的１５３篇文章。按该汇总报告的观点，作者开发了一种新的钢绳冲击吸能器。     

船艏横向加强框架对船艏耐撞性能的影响

在撞击过程中船艏结构的典型损伤是外壳板和内加筋的褶皱，撕裂和弯曲。在以前的船舶结构的碰撞分析的简化方法或数值模拟中往往略去横向肋骨框架对船艏碰撞性能的影响。本文利用有限元数值仿真方法研究了横向肋骨框架在碰撞损坏过程中的作用，发现其对船艏结构的损伤形态、碰撞力及能量耗散有重要影响。因而是碰撞计算中不可忽略的因素。     

基于地理信息系统的船舶避碰系统研究

采用美国MapInfo公司开发的地理信息系统(GIS)生成全局监控多层矢量电子海图,并结合GPS导航技术,开发了相应的监控程序和通讯服务程序,对航行船舶进行动态监控,实现船舶的避碰.本文详细阐述了船舶避碰系统的总体组成,探讨了用VB和动态数据交换(DDE)技术实现船舶的定位及GSP系统与MapInfo接口通讯的具体方法,从而解决了MapBasic不能直接读取串行通讯端口的技术难题.