盐水柱状模型冰弯曲强度试验分析

冰区航行船在平整冰层中破冰航行时,弯曲破坏是主要的破坏形式,因而弯曲强度的研究具有重要的工程意义.本文依托室内冰水池的试验条件,结合原位悬臂梁方法对盐水柱状模型冰的弯曲强度进行了一系列试验研究,测量了模型冰的密度、温度、盐度等基础特性和不同试验条件下的弯曲强度,分析了加载速率对模型冰弯曲强度的影响,确定了冰样尺寸对模型冰弯曲强度的作用,讨论了回温时间、失效时间和弯曲强度之间的关系.本系列试验可为模型冰力学特性的相关研究提供参考.     

冰载荷空间分布对舷侧结构响应的影响

极区船舶与浮冰发生碰撞时,冰载荷压力并不均匀,主要分布于结构与浮冰接触的中心区域,这与冰区加强区域结构设计和强度校核采用均布压力作为设计载荷并不一致.参考真实压力分布,以实测压力分布形式离散模拟冰载荷,形成考虑空间分布的冰载荷加载方法.建立舷侧结构有限元模型,分别以均布和考虑空间分布的离散方式将基于能量法计算所得冰载荷作用于舷侧,同时考虑不同浮冰形状和作用位置对空间分布的影响.结果 表明,冰载荷的空间分布对结构响应结果的影响较大,其中浮冰形状为楔形,且作用位置为板格中心的加载工况最为显著.研究过程与结论可为极区船舶设计考虑船冰相互作用时的冰载荷加载方式提供参考.     

基于Savonius桨叶的浮式防波堤捕能消波性研究

针对海浪运动产生的巨大波浪能,设计一种Savonius桨叶与双浮筒式防波堤组合的波浪能转换模型.为了研究该新型防波堤的捕能性能和消波性能,对模型结构参数优化设计,基于试验数据进行插值拟合获得模型的最佳入水深度,再对模型在不同入射波波高和不同波浪周期条件下进行组合测试,对测得的捕获功率、透射系数等数据进行分析.基于黏性流...     

"雪龙2"号南极首航破冰试验

为在自然条件下实尺度测试"雪龙2"号的破冰能力,2019年11月"雪龙2"号在南极首航期间,中国在南极考察站——中山站附近普里兹湾固定冰区,首次自主开展了一系列专业破冰试验.通过选取破冰区域、实地测量冰雪厚度、钻采冰芯测量冰温度和盐度、切取完整冰坯并加工冰梁,完成了冰弯曲强度试验和艏艉双向破冰时的实船数据测量,首次获取了中山站附近固定冰的弯曲强度力学特性,成功验证了"雪龙2"号的破冰能力.本文详细介绍了"雪龙2"号现场破冰试验,并根据测量的海冰特性和船舶破冰航行数据对其艏向破冰能力进行了初步评估,摸索了一套在极地冰区开展破冰船破冰试验的方法,同时也对现场破冰试验中需要改进的方向提出了思考,可为我国新的破冰船建设提供参考.     

弯曲载荷下复合材料夹芯"L"型接头强度和疲劳试验研究

文章研究了复合材料夹芯"L"型接头在弯曲载荷下的静强度和疲劳问题.通过静加载试验,得到该接头的极限承载能力和破坏模式.在此基础上,对不同载荷水平下的试件进行疲劳试验.基于试验数据建立S-N曲线,比较了半对数线性拟合和"S"型函数拟合结果.结果表明,"S"型曲线的预测结果好于半对数线性拟合.同时,分析了疲劳载荷下的接头破坏模式,包括夹芯和面板之间脱粘、面板分层和纤维断裂.根据试验现象划分了表明裂纹扩展的3个阶段.建立了刚度退化模型表现不同载荷水平下刚度退化规律.     

低模高弹体泊松比试验测试方法

[目的]在轴向承载时,低模高弹体存在侧向形变大、均匀性差等问题,常规电阻式应变测试方法难以准确获取材料的泊松比。为了消除试件侧向变形的不均匀性影响,准确获取高分子材料的泊松比值,[方法]基于弹性力学理论,推导了圆柱形低模高弹体在侧向刚性约束时的压缩模量、弹性模量与泊松比的表达式,建立了试验的理论模型。在理论分析的基础上,提出了由钢制套筒侧向约束轴向加载的泊松比测试方案,并开展了天然橡胶及HW-050型浮力材料的钢制套筒约束试验研究,验证了该试验测试方法的有效性及合理性。最后利用ABAQUS软件对浮力材料模型试验过程进行仿真,分析不同钢筒壁厚对试验的影响规律。[结果]研究结果表明,该试验测试方法可被用于准确测量低模高弹体材料的泊松比值,适用于低模量、高弹特性材料的力学性能研究。[结论]研究工作可为相关试验测试提供参考。     

往复荷载作用下粉质黏土固结系数的试验研究

应用基于太沙基的半解析一维固结理论,研究往复荷载作用下粉质黏土固结系数的变化规律。利用固结试验中的加载和卸载过程来模拟往复荷载,认为加载和卸载过程中的固结系数不同。通过试验得到粉质黏土加载和卸载的固结系数,对其变化规律进行研究,进而为实际工程提供参考。试验结果表明:往复荷载下在周期与荷载增量相同时,加载与卸载过程的固结系数随压力的增大呈减小趋势;在相同压力与相同荷载增量下,随着周期的增大,固结系数也呈减小趋势。对试验数据进行数值模拟,得到加载与卸载固结系数的函数关系为线性关系,并求得二者比值约为0.095,运用此值可以缩短测往复荷载作用下固结系数所需的时间,并为计算固结度以及沉降量提供参考。     

冰区航行船舶冰阻力研究方法综述

船舶在冰区航行时的冰阻力性能一直是国内外关注和研究的重点。冰阻力的研究主要集中在经验方法、数值模拟和实验研究三个方面。同时,由于冰区船舶在航行过程中频繁地与冰层或浮冰产生碰撞,海冰的材料结构和力学性质对冰阻力的研究有重要影响。文章从冰的物理力学特性出发,简要回顾几种重要的冰本构关系模型及其适用性;并从经验方法及试验与数值模拟相结合两个角度,回顾和讨论浮冰区和平整冰区中船舶的冰阻力性能研究进展;最后,基于研究现状提出尚需进一步解决的问题。文章旨在介绍冰区船舶冰阻力性能的研究进展,望能为后续冰阻力研究提供参考。     

基于离散元模型的冰阻力数值研究

为了研究船舶冰阻力的预报方法,采用离散元模型对冰区航行船舶在平整冰中航行的冰阻力进行数值计算。船体结构由三角形网格离散,同时利用具有粘结-破碎特性的球体单元、三维拓展圆盘和拓展多面体单元构造海冰的离散元模型,并考虑拖曳力和浮力对海冰的影响。本文基于离散元方法,计算船模受到的总的冰阻力,研究海冰厚度、弯曲强度和航行速度对冰阻力的影响,并与Lindqvist经验模型计算的冰阻力进行了分析比较。研究结果可为冰区航行船舶冰阻力预报以及初步设计优化提供参考。     

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.