海洋平台火炬塔筒体结构应力分析

针对海洋平台火炬塔筒体结构强度设计问题,采用Ansys软件的静力学模块对单个火炬塔筒体和3个火炬塔筒体进行静力分析,得到不同工况条件下的结构应力值和变形位移值。结果表明,单个火炬塔筒体可承受的最大压力载荷大于3个火炬塔筒体可承受的最大压力载荷。火炬塔筒体的分析方法和结果对后续石油化工废气处理装置的设计和安装具有一定的指导意义。     

4500 t油船锚机绞车基座结构强度分析及拓扑优化

针对建立的4 500 t油船船首锚机、船尾绞车基座模型,根据中国船级社相关规范,采用Ansys软件中的静力分析模块对锚机绞车结构强度进行校核,并对结果展开分析。将拓扑优化思想引入锚机绞车基座结构设计过程中,运用Ansys软件中的拓扑优化模块对锚机绞车基座进行结构轻量化拓扑优化设计。结果表明,锚链绞车基座结构在甲板上浪载荷、锚链45%破断载荷及掣链器80%破断载荷的工况条件下均符合设计要求。最大应力均处于基座与船体接触部位,在设计安装时需要特别注意。在保证结构刚度与强度的情况下,经拓扑优化的基座结构符合设计要求,其质量减少约20%。     

基于FPSO压载水系统管路支架整体水锤效应分析

合理分析管系的水锤效应,对管系的安全性、经济性都有着十分重要的意义。目前对水锤效应的研究往往只考虑流体与管道之间的作用情况,忽略了管系中管道与支架的整体性。为更加准确的计算管系水锤效应发生界面的水锤压力大小,以某深水通用性FPSO管道支架参数为基础,设计了一种易于简化计算的管系模型,通过对比分析仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合以及管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,水锤效应的情况。结果表明,仅考虑管道内流体、考虑管道内流体与管道耦合时,对水锤压力大小影响不大。当管道内流体与管路支架整体系统双向流固耦合时,计算结果有较为明显的降低（在计算工况下降低约6.06%）,其原因在于管道支架在水锤效应发生时,产生了一定的变形（在计算工况下最大位移为0.0472 m）。     

基于Ansys的海上石油登船梯架应力分析计算

根据海上石油登船梯架的分布情况,考虑其中心对称性以及登船梯架上的每层花纹钢板的同一性,选择塔架主要部件,利用三维软件SolidWorks建立3D模型,使用Ansys软件中应力分析模块对主要的结构进行静应力分析和屈曲分析。考虑自重载荷、风载荷以及温度场的作用,对海上石油登船梯架进行力学分析,研究海上石油登船梯架的风力倾倒临界力,得到相应的应力云图以及不同阶数的模态云图。根据GB50017《钢结构设计规范》进行强度校核,将得到的计算结果和规范进行比较,表明该登船梯架的结构设计在14级风以下的强度下满足要求,对后续的登船梯架结构设计具有一定意义。     

交互式水域环卫机器人的避障路径规划算法

为使交互式水域环卫机器人（Interactive Water Sanitation Vehicle，IWSV）在进行垃圾收集时成功捕获水中浮动垃圾并顺利规避水域障碍物，提出一种将基于采样的快速搜索随机树（Rapidly-exploring Random Tree，RRT）算法与速度障碍模型相结合的路径规划算法。利用双目摄像头基于视差定位法获取水域动态障碍物的位置坐标，利用IWSV搭载的感应元件获取其自身与障碍物的相对方位角，基于速度障碍法计算可成功避开障碍物的移动角度调整范围，对更优的RRT*算法中的随机采样过程进行进一步优化，得到改进的避障路径规划算法。考虑实际应用场景，引入抗积分饱和比例积分微分控制（Proportional Integral Differential Control，PID Control）法使航向控制器的控制效果更为精准有效。在实景测试时避障路径规划算法存在稳健性，基于到达时间（Time of Arrival，TOA）定位法进行仿真分析。仿真试验结果表明，该路径规划算法比RRT算法和改进前的RRT*算法路径规划效果更优，可靠性更好，可在较短时间内避障并得到较优移动路径。在实景测试时基于TOA的Chan算法更加符合定位估计需求，且IWSV本体感应装置的噪声测算宜在10 m以内。     

交互式水域环卫机器人的设计与实现

为了解决我国内河垃圾的收集与防控问题，贴合当下环保需求，设计一种解决水域环境、水域垃圾“消”“防”问题的内河垃圾清理机器人。机器人的结构设计包含上层云台、下层推进与收集部件。上层云台利用树莓派中的opensv模块进行图像自动识别，基于神经网络模型并结合图像位置标定算法获取垃圾在水域中的位置信息，基于RRT*算法实现机器人在小型水域中进行垃圾收集的自主路径规划；下层推进部件主要由3个无刷双向防水推进器构成，通过差速推动控制机器人在水域中全向移动；收集部件基于伯努利定常流动定律，通过漩涡自主吸收水域垃圾。该设计基于伯努利定常流动定律实现漩涡吸收垃圾，并结合当下先进的自动化技术，实现一种集水域漂浮垃圾收集、水域环境（图像、温度、p H、含氧量）信息实时监测为一体的机器人设计。     

某深水通用型FPSO消防水管路系统支架整体强度分析

目前在工程问题中，对于管道支架强度的计算往往仅考虑单支架强度而忽略相邻支架整体强度。以某深水通用型浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading，FPSO）消防水管路系统部分管道为研究对象，采用CAESARⅡ管道应力分析软件提取管道支架荷载数据，分别对单支架受力的应力与变形情况和相邻支架整体受力的应力与变形情况进行计算与分析。在不同算例中，支架最大应力与变形同受力情况相关，但在相邻支架整体受力下，支架最大应力与变形均显著降低。结果表明，单支架强度的传统计算方式偏于保守。在实际工程中对于管道支架强度分析应综合考虑相邻支架整体强度。