冲击荷载作用下船舶管路系统动力响应时域仿真分析及模型试验

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其战斗力及生命力的重要组成部分,研究管路系统抗冲击最有效的方法为实船爆炸,但是费用昂贵,因此找出一种与实际试验符合的高精度数值研究方法的需求极为迫切.本文基于时域分析法,分别采用接触单元、固定约束单元模拟管夹、支吊架管路元器件对管路系统的约束,建立冲击荷载作用下管路系统的时域仿真计算分析方法,并通过典型船舶管路段跌落台物理模型试验对上述仿真方法进行有效修正和验证.通过模型试验验证,本文给出的仿真分析方法仿真精度与试验结果相比,峰值误差小于15％.     

水下爆炸冲击作用下舰船管路动响应研究

舰船管路是船舶抗冲击的薄弱环节之一,开展船舶管路抗冲击研究对提高舰船生命力很有意义。文中对大型船舶的压缩排气管路进行有限元建模,并基于有限元计算,分析了管路模型在水下爆炸冲击载荷作用下的响应。通过对管路应力、应变、加速度和位移等响应的归纳,得到空气管路在水下爆炸载荷作用下的响应规律并给出结论,可以为船舶管路系统的抗冲击研究提供参考。     

基于遗传算法改进的DDAM风机隔振装置抗冲击仿真实验

GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能动态设计分析方法(DDAM)是通过设备的应力评估其抗冲击性能,不能满足特定场合需要通过加速度响应评估设备抗冲击性能的需求。基于DDAM方法设计了船舶风机双层隔振装置的冲击谱,通过遗传算法和改进的递归数字滤波法得到冲击谱相应的时域信号,并进行了验证。结果表明,合成的时域冲击信号转换后的冲击谱与DDAM方法设计的冲击谱有很好的一致性,并且隔振系统在时域冲击信号和冲击谱激励下的最大应力误差为9.1%。基于冲击谱的时域信号计算了船舶风机双层隔振装置的应力和加速度冲击响应,拓展了GJB-1060.1-91中舰船设备抗冲击性能分析方法的工程应用。     

舰船设备抗冲击性能校核评估系统概念设计

通过对舰船设备冲击试验现状以及计算机建模仿真水平的研究分析,论证了开发舰船设备抗冲击性能校核评估系统的必要性和可行性.根据舰船设备抗冲击仿真计算的要求和特点,提出了舰船设备抗冲击性能校核评估系统应当具备的基本功能和总体构架,并分别对系统各模块的功能特性和相互关系进行了较为细致的研究分析.在系统的设计过程中采取了一系列优化的措施,以最大限度地提高系统的运行效率和可靠性,为下一步开发舰船设备抗冲击性能校核评估系统奠定了基础.     

舰船设备冲击隔离特性研究

随着冲击问题越来越多,冲击能量越来越大,冲击控制、冲击隔离问题也越来越引起人们的关注和重视。以某型舰用增压锅炉为计算研究对象,采用时域有限元分析方法．分别对增压锅炉有无隔振抗冲击装置时受到水下爆炸载荷冲击下的响应特性进行数值仿真研究。分析隔振装置对增压锅炉抗冲击性能的影响,旨在为舰船设备抗冲击性能设计及性能评估提供参考。     

一种新型舰船管路隔振器设计及性能试验

舰船管路隔振装置是降低管路振动传递及提高舰船声隐身性能的重要部件,采用高效的管路隔振器可有效地降低管路的振动和噪声。本文设计了一种新型舰船管路隔振器,并针对海水管路系统制备了管路隔振器装置样机。为验证新型管路隔振装置的性能,开展了管路隔振装置的静刚度、固有频率、隔振效果、抗冲击和破坏载荷试验。试验结果表明,本文设计的管路隔振器具有良好的静动态力学性能。本文研究成果可为管路隔振器设计提供技术指导。     

舰船设备冲击响应计算方法等效性研究

DDAM法和时域模拟法是舰船设备抗冲击性能设计与评估的主要计算方法,两种方法冲击输入载荷条件的等效性和预报结果的等效性直接影响其适用范围.对舰用设备在水下爆炸作用下的冲击环境描述的系统分析,提出了频域计算方法和时域计算方法所要求冲击输入载荷的等效条件.利用算例比较了等效冲击输入下舰用设备冲击响应计算结果的差异,通过定量分析明确了不同计算方法在舰船设备抗冲击性能分析中的适用阶段和范围,为舰船设备抗冲击设计和评估提供参考.     

带限位器的隔振系统抗冲击性能分析

在舰艇设备中,通常采用隔振系统来吸收冲击所带来的能量,为了使设备在受到冲击载荷时不发生过大变形,隔振系统常带有限位器。以单自由度单层隔振系统为研究对象,借助于ANSYS软件建立该系统的有限元模型,参考德国联邦国防军舰船建造规范BV 0430/1985标准确定隔振系统的等效冲击载荷谱,并将等效的双半正弦波加速度冲击载荷加载到有限元模型中,应用有限元分析方法分别对有、无限位器的隔振系统在冲击载荷作用下的时域响应特性进行数值仿真计算,计算得出隔振系统在冲击载荷作用下的相对位移和绝对加速度时域响应曲线,进一步分析得出使用限位器可以提高舰艇设备抗冲击性能的结论,可用于提高舰艇设备的可靠性设计。     

舰艇管路系统的抗冲击性能弹性评估方法

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其生命力要素的重要组成部分,因此对舰艇管路的抗冲击设计分析方法的需求也十分迫切.本文以火力发电厂汽水管路设计计算方法为原理,对容易破坏的管路部件的应力增强系数进行验证性计算,提出了多点支撑管路系统的冲击载荷输入方法,给出了管路系统的抗冲击性能评估方法.通过试验,验证了评估方法具有足够的安全系数,可以作为舰艇管路系统抗冲击性能的评估方法.     

电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击设计研究

舰船设备的抗冲击性能设计直接关系到其是否能够顺利实现实用化.本文针对电磁-气囊主被动混合隔振系统抗冲击的设计要求,首先对电磁-气囊主被动混合隔振器进行抗冲击悬挂结构设计并通过仿真和试验获得了混合隔振器的位移载荷特性;其次推导了混合隔振系统中限位器的数学模型并建立了主被动混合隔振系统的多刚体动力学模型,研究了主被动混合隔振系统在冲击载荷下,不同限位器参数对冲击响应的影响.结果表明,所设计的隔振器抗冲击悬挂结构和隔振系统的限位器能够很好地满足舰船设备对抗冲击性能的要求.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

管路系统抗冲击性能的工程简化方法研究

根据船舶管路系统及元器件布置的特点,利用具有分布集中质量的等效连续梁模型,建立典型管路的力学简化模型。在此基础上结合参数化建模技术、有限元分析技术,分别以固定约束、简支约束和弹簧约束作为模拟约束条件,进行数值计算。回归出典型管路位移响应幅值、应力响应幅值简化计算公式中的各参数,进而获得管路系统抗冲击性能的工程简化计算公式。     

大型豪华邮轮压载系统管路仿真分析

以某大型豪华邮轮的压载系统为研究对象,基于CFD方法,利用Flowmaster建立一维管路模型,采用理论公式计算对比软件建模仿真的方法验证压载泵特性参数的准确性,同时在考虑阀门开度和压载舱相对高度等特殊节点参数选择的基础上分析邮轮压载系统压排水时的水力特性规律。仿真结果表明,采用CFD方法仿真分析邮轮压载系统管路布置是合理准确的,规定时间内系统的压排水量以及节点支路流量的变化规律能满足压载系统的布置要求。     

基于船模试验数据库的快速性预报研究

充分利用已发展成熟的计算机技术，依托上海船研所的船模试验数据库，进行基于船模试验数据库的快速性预报研究．并据此开发一套快速、高效、实用的新船快速性预报系统，给传统的母型船预报法注入新的活力。最后，给出算例并对其结果进行分析对比。本系统关键是数据库的准确和丰富，预报的水平则取决于所选的母型船。     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

多液舱晃荡与船体运动耦合数值研究

针对多液舱养殖工船耐波性数值研究计算量过大的问题，建立了一套耦合数值求解系统。使用脉冲响应函数法求解船体运动方程，基于计算流体力学方法数值模拟液舱晃荡，在时域上离散求解两者的耦合方程。讨论了CFD软件FLUENT的用户自定义函数的编制，验证了横摇回转中心位于重心所在轴线的假设的合理性。为验证计算方法的有效性，在循环水槽中进行了不同载液率下的横摇自由衰减试验。对比数值模拟结果与试验结果，计算的横摇角时历与试验值吻合良好，验证了该方法的有效性，为高效数值研究养殖工船耐波性打下了基础。     

舰船运动的一种改进经典谱估计方法

通过对经典谱估计各种方法的性能分析与比较,并结合实际加以改进,进而提出了针对舰船运动的切实可行的谱估计方法,通过仿真,获得了比较令人满意的结果。此方法在提高舰船运动建模及预报的精度等方面,具有一定的实用价值。     

基于Vega的某装备虚拟维修系统技术研究

在虚拟现实技术的基础上,研究了基于Vega Prime实时视景仿真系统开发环境的某装备虚拟维修系统的总体框架,以及系统实时仿真应用程序设计、实体建模、仿真模型的驱动等关键技术,并在海军某型舰艇的减摇鳍装置的虚拟维修系统开发中应用,不仅能满足训练任务的需要,而且节约了经费,缩短了开发周期,具有非常重要的军事意义和广阔的应用前景。     

基于TDR的船舶稳性监控系统的研究

利用时域脉冲反射测量(TDR)技术设计的高精度液位测量仪,实时测出船舶各个位置的吃水,计算不同吃水状态下的剪力、弯矩、稳性,并且在稳性不佳时提供最优的稳性调整方案,以此实现船舶稳性的实时监控.该系统结构严谨,测量精度高,做到人机交换,操作简单方便,解决了传统方法的设备笨重、计算时间滞后、计算量大、不直观等缺陷.     

深水抛石管强度分析与研究

水下抛石作为一种海底管道保护措施之一,在国内外海洋石油开发中已得到广泛应用,现已由浅水应用到深水。本文的研究目标落管抛石船为深水精确抛石作业船型,文章研究了深水抛石作业系统,确定总体落管抛石作业工艺流程,计算出系统中抛石管线的强度,比较了不同航速、水深下抛石管线的强度。后又研究了落管抛石水下机器人（ROV）在管线强度计算中产生的影响与作用,最终确定了这类船型在不同作业水深下的最大航速预报方法。