层间水对水下双层结构撞击历程的影响分析

双层壳体结构是潜艇等大型水下结构的重要结构形式,潜艇结构的水下碰撞是潜艇的主要事故形式,然而,针对双层壳体的潜艇结构水下碰撞问题的研究工作目前却极为有限.文中首先提出潜艇碰撞问题,并对其碰撞特征进行分析,然后针对潜艇水下碰撞环境下,层间水对碰撞历程的影响和双层结构的碰撞特点进行了理论分析,在数值仿真计算的基础上,着重讨论了双层板结构在碰撞过程中,层间水对撞击速度、碰撞力以及双层板吸能特性的影响,分析结果显示,层间水对双层壳板撞击历程的影响主要体现在两方面:一是接触初始阶段,耐压壳板将由于层间水的存在,与非耐压壳板组成抗冲击弹簧体系参与抗冲击作用,吸收冲击能量,这对于双层壳板的防撞性能是有利的;二是非耐压壳板穿透后,层间水的影响主要体现为水对耐压壳板的粘附作用,耐压壳板的抗撞能力显著下降.     

折叠式夹芯层结构耐撞性能研究

折叠结构是将平板按有规律的线系网格进行局部褶皱而得到的立体结构,是一种新颖的夹芯层结构,可以提高结构吸能特性,改善结构的耐撞性能.文章利用非线性软件MSC.Dytran数值仿真分析了折叠式夹芯层结构在碰撞载荷作用下的力学行为,评估其平均压皱强度及吸能特性;研究了结构参数尺寸对耐撞性能的影响.分析表明,折叠式夹芯层结构在碰撞载荷作用下具有良好的吸能特性,是理想的吸能单元;各结构参数对结构耐撞性能产生不同程度的影响,进行结构参数优化研究可进一步提高结构的吸能.     

折叠式夹芯层结构耐撞性能研究

折叠结构是将平板按有规律的线系网格进行局部褶皱而得到的立体结构,是一种新颖的夹芯层结构,可以提高结构吸能特性,改善结构的耐撞性能。文章利用非线性软件MSC.Dytran数值仿真分析了折叠式夹芯层结构在碰撞载荷作用下的力学行为,评估其平均压皱强度及吸能特性;研究了结构参数尺寸对耐撞性能的影响。分析表明,折叠式夹芯层结构在碰撞载荷作用下具有良好的吸能特性,是理想的吸能单元;各结构参数对结构耐撞性能产生不同程度的影响,进行结构参数优化研究可进一步提高结构的吸能。     

船舶与冰排碰撞结构响应研究

冰排的层厚、流速以及特性在很大程度上影响船舶与冰排碰撞的结构响应。本文分别建立船舶和冰排的有限元模型,采用LS-DYNA进行碰撞接触计算,模拟船艏与冰排发生碰撞。主要考虑相同条件下分别改变冰排厚度、运动状态以及物理性质等单个碰撞参数,对比研究不同碰撞工况下船舶的损伤变形、碰撞力等结构响应差异。得出上述因素对船—冰碰撞的影响规律,为提高船舶抗冰载荷设计提供参考。     

钢悬链线立管整体干涉分析研究

深水海洋立管具有柔性,特别是极端海况条件下,相邻立管之间可能发生互相干涉而增大立管的应力,从而影响其疲劳寿命.钢悬链线立管相比顶张力立管,有效张力较小,对环境载荷作用更加敏感,更容易发生碰撞.基于动力学分析软件OrcaFlex建立有限元模型,从允许碰撞的角度出发,对串列布置于张力腿平台上的两根钢悬链线立管进行整体碰撞分析,研究立管间距、尾流模型、拖曳力系数、海流流速和柔性接头刚度对立管碰撞的影响,阐述对碰撞范围、上下游立管相对运动速度、最大碰撞速度和最大碰撞能量的影响规律,为实际工程中立管的空间布置和结构优化设计提供参考.     

船首形状对舷侧结构碰撞性能的影响研究

船舶碰撞问题一直是船舶力学界研究的热点,但以往的研究并没有深入分析各类船舶的不同艏部形状对碰撞性能所产生的影响.为此利用数值仿真软件MSC/Dytran,对具有不同曲率的球鼻型船首和不同张角的常规船首撞击下舷侧结构的碰撞性能进行了定量的比较研究.结果表明,撞击船首部形状对被撞船舷侧结构的碰撞性能产生显著的影响,撞击船球鼻曲率形状参数越小或艏部张角越大,舷侧结构极限撞深提高,碰撞力增大,极限撞深时的吸能增多.     

夹层板系统碰撞性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,在修船中应用广泛。夹芯层具有很好的缓冲作用,可作为耐撞结构应用于船舶结构设计,提高其耐撞性能。基于非线性有限元软件ABAQUS分析SPS在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等力学行为,并对比分析其与加筋板架、折叠式夹层板的碰撞性能,最后研究了自身结构尺寸参数对其碰撞性能的影响。研究表明,SPS具有良好的碰撞性能,优于加筋板架和折叠式夹层板。SPS自身结构参数对其碰撞性能有一定影响,面板厚度增加,上下面板吸能明显增加,比能随着面板厚度的增加呈下降趋势,对夹芯层的吸能及比能影响不明显。夹芯层高度增加,夹芯层和上面板吸能明显增加,上面板比能增加最快,对夹芯层和下面板的比能影响不明显。     

基于不同形式和刚度撞击船艏的舷侧结构碰撞性能研究

为了研究撞击船艏形状及刚度对碰撞历程损伤变形产生的影响,利用数值仿真软件MSC/Dytran,对不同形式及刚度的球艏型船艏撞击下被撞船舷侧结构的碰撞性能进行了定量的分析研究.结果表明:船艏形式及刚度对船舶碰撞安全性会产生影响,撞击船艏部与被撞船舷侧的接触面积越大,舷侧结构吸能越多,其碰撞安全性也就越好.考虑实际船艏结构刚度的影响可以提高极限撞深,从而增加舷侧各构件的吸能效果,对舷侧结构的碰撞安全性有利.     

基于张力腿平台的顶张紧式立管碰撞分析

基于张力腿平台(TLP)的顶张紧式立管(TTR),在平台运动、波浪及海流的联合作用下,相邻的立管可能发生碰撞并对其承载能力造成影响,有必要深入研究TTR在恶劣海况下的碰撞行为。采用有限元软件对两根生产立管进行数值模拟,设置两管碰撞前弯曲及后续动态碰撞两个分析过程来模拟TTR的碰撞行为;采用碰撞参与长度公式确定了TTR碰撞的接触区域。研究重点分析了立管碰撞前弯曲变形对碰撞结果的影响,为深水刚性立管局部碰撞行为的研究提供了方法。     

水下碰撞对耐压壳体极限承载能力的影响

极限承载能力是考察深海装备耐压壳体结构稳定性的重要标志。具有自航能力的深海装备在水下作业时,存在着水下碰撞的可能性。这种在高应力状态下的冲击作用会对耐压壳体的极限承载能力产生很大的影响。本文基于有限元软件建立2种常见耐压壳体水下碰撞的仿真模型,计算碰撞前后耐压壳体的失稳临界载荷,重点讨论了碰撞速度对结构塑性变形和剩余强度因子的影响,所得结果可以为水下碰撞失效模式判断和深海装备自航安全性保证提供借鉴。     

大水位差全直桩框架码头排架中的水平撞击力分配系数研究

针对大水位差全直桩框架码头多层系缆层以及相对于传统高桩码头存在纵横撑的两大特点,应用sap2000对结构多种水平撞击力工况进行了数值分析。通过计算各排架基底剪力与撞击力的比值,得到了各工况下排架的水平撞击力分配系数。分析结果表明：撞击力位置越低,荷载分配越集中,分配系数越大;纵撑增大了结构的纵向刚度,改变了荷载传递途径,有利于水平撞击力的均匀分配;同时,横撑有利于撞击力的横向传递,但不利于撞击力的纵向分配。     

基于国际标准的强震作用下高桩结构LNG码头桩基布置

LNG码头抗震等级要求高,抗震分析是高桩结构LNG码头需要重点研究的问题。按国际标准采用振型分解反应谱法,通过有限元软件,对不同桩基布置形式的高桩结构进行地震动力响应分析。结果表明不同桩基布置形式对结构自身刚度影响较大,从而改变结构自振周期,使结构承受不同的地震荷载;斜桩控制地震作用下的水平位移效果较好,但桩力偏大;对于具有多排多列的高桩墩式结构,桩基宜对称布置,同时边桩与内侧桩基可采用不同斜率来改善桩基受力分布情况。     

海洋地震拖缆阻力试验研究

海洋地震拖缆是海洋油气资源勘探中的重要设备,为研究海洋地震拖缆在拖曳状态以及有横向干扰时的阻力特性,进行了缩比模型实验。基于应变测试技术,设计研发了一套高灵敏度测力机构,用于间接测量拖缆及其附件的首端张力值,以求得拖缆的实际阻力。通过对实测数据比较,分析了拖缆速度及横向干扰对拖缆阻力的影响。实验结果表明,在低速拖曳下拖缆阻力与速度的三次方成正比关系;在有横向干扰时,拖缆阻力可看作无干扰时的平衡力和与干扰频率有关的正弦脉动力的叠加,当干扰频率一定时,脉动阻力幅值与平衡阻力的比值基本为常数。基于以上实验结果,结合量纲分析法,能够对实际拖缆阻力进行较好的估算。     

桩侧土的地基系数比例系数m值对连续刚构桥设计计算的影响

位于软土地区及地震液化地区的连续刚构桥在设计计算时,地基系数比例系数m的取值对结构的内力及配筋有较大影响,且目前规范中对m值只规定了一个范围．没有给定具体值。文中对桩侧土的比例系数m分别取不同的值来研究其对连续刚构的内力及配筋影响。     

港口结构抗震设计方法的发展（6）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定。此系列论文共分6部分,该文为第6部分,重点分析了美国多本手册中关于高桩码头抗震构造措施的规定及与我国规范的差别。分析表明:美国规范明确了码头布置的规则性和不规则性、桩基布置原则及板-桩连接的钢筋细部规定等。抗震设计中我国规范与美国规范在叉桩使用方面的规定相差较大。     

港口结构抗震设计方法的发展（5）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定.此系列论文共分6部分,该文为第5部分,分析和比较了我国、美国和日本规范中高桩码头的抗震设计方法.比较表明:对于高桩码头抗震设计,我国规范和美国规范采用反应谱法确定地震力,日本规范则将地震危险性分析得到的结果作为输入的地震波,根据结构的反应确定地震系数.美国规范给出了多种码头变形的计算方法.     

美国板桩码头抗震设计方法

论述了美国板桩码头抗震设计的方法,比较了与我国板桩码头抗震设计方法的差别。分析表明,美国板桩码头抗震设计与我国抗震设计在地震系数的概念、动土压力计算及其作用点的确定、土中水影响的考虑、板桩墙弯矩和拉杆拉力计算、土参数和安全系数等方面存在差别。     

Hydrodynamic forces on a two-dimensional multihull structure in waves: application of the scattering matrix theory

The diffraction and radiation problems of a two dimensional multihull structure were investigated by application of the scattering matrix theory. The scattering matrix theory is widely used to analyze wave interaction problems in various scientific fields. The research is focused on the zeros of the wave exciting force near resonance, which occurs both in the diffraction problem and the radiation problem. At the zeros of the wave exciting force, the wave exciting force for the overall structure is zero, but each demihull undergoes wave excitation. At near-resonant frequencies, the amplitude of the traveling wave between adjacent demihulls becomes very large and the demihulls experience very large wave forces. A number of simple equations for representing the hydrodynamic properties of the multihull structure at the zeros and near-resonant frequencies are obtained. Numerical examples show that these simple equations well explain the hydrodynamic forces and the wave system in the spaces between the demihulls.     

大跨双塔斜拉桥的动力特性与地震响应分析

结合某大跨双塔斜拉桥工程设计实例,采用大型有限元软件ANSYS建立了三维有限元计算模型,分析了该桥的动力特性,并采用反应谱法进行了地震反应分析。研究结果表明：由于采用了半漂浮斜拉桥体系,主梁梁端位移较大,极易造成主、引桥间碰撞且对两端伸缩缝不利,可采用弹性约束或设置阻尼器等措施来限制主梁梁端位移。     

基于二阶Stokes波理论的随机波浪力谱表示法研究

目前,采用随机性分析方法计算不规则波对海洋结构物作用时一般均采用Airy波理论,并未考虑波浪非线性的影响。本文基于二阶Stokes非线性波浪理论探讨了采用非线性波浪理论时随机波浪力谱的计算方法,并用一典型算例,对本文公式的计算结果与线性波理论的计算结果进行比较。计算结果表明,在水深较深时不能忽略波浪非线性的影响。