Shafting coupled vibration research based on wave approach

Because of propeller hydrodynamic influence, the shafting vibration is a coupled vibration which includes torsional, longitudinal and whirling vibrations. It is unsuitable to analyze different vibrations of propulsive shafting systems with development of shipbuilding technologies. To overcome the shortages of traditional marine standards, we establish a new numerical model of the shafting coupled vibration. And we put forward shafting coupled vibration calculation to ensure better reliability of main propulsion system. The shafting system is modeled into two sub-systems, a continuous one and a discrete one. Wave approach and transit matrix method are used to investigate displacement and stress fields in continuous and discrete sub-systems, respectively. And vibrations of different modes in both sub-systems are coupled by using dynamic equilibrium and continuity condition to deduce the global equations governing the motion of shafting. The coupling calculation is then used to research the reason of a very large crude carrier （VLCC） stern hull vibration. It is shown by the comparison of the results from both coupling and dependent vibration calculations that vibration in deferent directions will cause deformation in the same mode, which leads to extra stress and displacements on shafting, especially as the resonant frequencies of different vibration modes match each other. This is helpful to prevent ship stern vibration due to poor shafting vibration calculation.     

基于CSR和HCSR的油船疲劳动载荷对比分析

疲劳动载荷是疲劳寿命评估中寿命计算的关键因素。本文对HCSR和CSR中油船疲劳动载荷的计算要求进行了对比分析研究,并以2.7万吨、4.8万吨、6.5万吨、7.5万吨、11.5万吨、15.9万吨、30.0万吨、30.8万吨和32.0万吨油船为例,计算对比了两部规范下该10条油船中间货舱区域的疲劳动载荷包络值,发现HCSR相对于CSR放宽了对疲劳动载荷的要求。最后从疲劳动载荷方面,为符合HCSR要求的油船结构疲劳设计提出了参考建议。     

船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。     

立管横流-顺流双向涡激振动数值预报方法

海洋立管涡激振动属于典型的流固耦合问题,涡激振动在横流及顺流方向上会同时发生并存在耦合效应.在以往的相关研究中,常忽略顺流向振动或将横流及顺流向振动响应间相互作用进行弱化.本文以顶张式立管为研究对象,基于圆柱体双自由度受迫振动试验数据,使用有限元方法和能量平衡方程建立涡激振动频域预报模型.该数值模型能够同时得到立管在横...     

船体结构温度场及热应力研究

总结温度载荷对船用材料性能、船体结构温度场和热应力场的影响,以及温度载荷作用下船体结构安全性评估方法,对当前船体结构温度场及热应力场的研究现状进行综述,重点梳理沥青船和液化气船等2种持续承受温度载荷的船舶以及舱室火灾和极地航行等2种极端温度场景的结构温度和热应力场研究现状,对今后可深入研究的方向进行展望,为进一步保障船体结构安全提供参考。     

基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真

对海洋结构物撞冰行为和冰载荷特性进行研究.基于ABAQUS通用有限元软件平台开发理想弹塑性冰材料VUMAT用户子程序;根据Tsai-Wu屈服准则和经验失效准则,采用完全隐式向后欧拉回映算法实现冰材料应力和应变的更新,并通过单个单元的压缩和拉伸试验验证该子程序的可行性.采用已开发的冰材料VUMAT子程序模拟刚性直立圆柱结构以不同速度撞击平整冰排,研究海冰的损伤过程,并分析碰撞速度对结构物承受冰载荷的影响.模拟刚性勺型破冰艏冲撞式破冰场景,并研究冰层厚度对冰载荷的影响.     

海上油气泄漏与扩散场景数值分析

海上油气装置发生气体泄漏并经过一定程度扩散后极易被点燃而发生爆炸事故.该文针对一个海上油气处理模块选取多组不同泄漏速率与风速组合下的泄漏扩散场景建立CFD模型进行分析,深入讨论了气体浓度的分布与形成规律,并选取可用于爆炸分析的重要指标"等效化学计量气体云体积"作为分析对象,深入分析其随时间的变化规律,发现气体扩散后的浓度分布均可以在一定时间后达到稳定状态,等效化学计量气体云体积不再变化;另外还探讨了泄漏速率以及风速等关键参数对特征气体云体积的大小以及形成时间的影响规律,获得的相关规律可用于类似场景的参考;最后对爆炸分析时泄漏扩散场景的选择提出了相关建议.     

玄武岩纤维复合材料层合加筋板轴向动力压缩破坏分析

基于通用有限元软件,结合复合材料失效准则对玄武岩纤维复合材料层合加筋板在轴向动力压缩载荷作用下的破坏问题进行了研究,并比较了玄武岩纤维复合材料层与S-2玻璃纤维增强复合材料帽形层合加筋板轴向动力压缩破坏的差异.研究结果表明,玄武岩纤维复合材料层合加筋板具备与S-2玻璃纤维复合材料层合加筋板相当的轴向压缩性能.本研究可以为选用玄武岩纤维作为高速舰船船体材料提供参考依据.     

复合材料船体层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料层合板在轴向载荷作用下的轴向压缩极限强度问题进行深入研究.讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响.通过与试验结果进行比较,表明基于文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法能有效计算复合材料层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度.     

深水Spar钻采储运平台极限强度可靠性分析

针对一种新型的深水立柱式Spar钻采储运平台(Spar Drilling Production Storage Offloading)的结构特点进行极限强度可靠性研究。SDPSO平台的中间舱段为储油系统,其结构的安全性尤为重要,本文验证了在波浪弯矩年极值条件下其特殊储油系统结构的安全性。采用SESAM/Wadam软件对SDPSO平台进行水动力计算,利用序列统计法得到年极值短期海况,然后采用极值I型分布得到该短期海况下的波浪弯矩极值;利用ABAQUS非线性有限元软件和改进的Rosenblueth法进行SDPSO平台中舱段的极限强度计算,并得到极限承载能力的概率分布。最后基于一次二阶矩法完成SDPSO平台弯曲极限强度的可靠性计算,结果表明平台结构极限强度具有较高的安全水平,为深海立柱式海洋平台设计提供了依据和参考。