砰击作用下船用铝合金板架的瞬态动力响应参数分析

为了分析铝合金板架结构对砰击载荷的响应规律及确定计算参数,以某船用铝合金板架为研究对象,运用Patran/Nastran进行非线性瞬态响应分析,首先分析了阻尼效应和应变率效应,之后将试验得到的真实砰击载荷简化为Ochi提出的三角形砰击载荷,最后分析了峰值出现时间和连续砰击次数对板架瞬态响应的影响。仿真结果表明:在铝合金板架瞬态响应计算中,材料的阻尼和应变率可以不考虑;峰值出现时间越早,板架变形越大;板架变形随着砰击次数的增加而增大,但在第3次后趋于稳定。本文得到的结果可为铝合金质船体结构的砰击动力响应分析提供参考。     

砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

砰击现象对高速舰船艏部局部结构破坏相当严重,对舰船和人员的安全构成较大威胁,然而由于砰击载荷的瞬态性和强非线性,其计算理论还很不成熟,舰船艏部结构在砰击作用下的应力响应更鲜有人研究。基于此,利用设计波下确定的砰击压力极值,结合以往试验测定的砰击压力随时间的变化关系,计算得到砰击压力的时空分布,然后将其施加在船艏精细有限元模型上,利用中心差分法进行数值计算,并对计算中一些关键参数的设置值做不同尝试,得到了较理想的艏部结构应力响应历程。     

气垫船首冲砰击载荷作用下船底结构瞬态响应分析

采用通用有限元计算软件Patran对俄罗斯某小型民用全垫升式气垫船船底结构进行分析,对密加筋式船底结构及纵骨架式船底结构分别建立有限元模型,通过计算两种船底结构在首冲砰击载荷下的瞬态响应特征,对比分析得到抗砰击效果较好的气垫船船底结构,为气垫船的结构设计提供参考.     

轴向砰击杆的动力响应与屈曲

本文对轴向砰击载荷作用下杆的动力响应与屈曲问题进行了探讨。通过采用一种奇异摄动方法,求解了轴向砰击杆的动力响应与屈曲控制方程,在此基础上,分析其横向弯曲运动规律和动力屈曲现象,同时讨论了轴向砰击杆的动力失稳判据。最后,采用本文发展的理论计算了一个实例,计算结果与已有的试验结果之间有着较好的一致性。     

砰击载荷作用下气垫船船底结构瞬态响应分析

采用有限元计算软件MSC.Patran对某气垫船首部船底结构进行瞬态响应分析,对加筋板悬挂式结构及常规切口式船底结构分别建立有限元模型,计算2种船底结构在受波浪砰击载荷下的瞬态响应特征,从其局部强度和局部振动特性对比分析得到抗砰击效果较好的气垫船船底结构,为该型艇的结构设计提供参考。     

一种基于板架模型的三体船连接桥结构瞬态砰击响应的分析方法

三体船连接桥的砰击问题一直是水动力领域的难点问题.为有效减少砰击载荷作用下动态响应峰值的计算量,本文基于板架模型,提出一种借助等效静力系数的三体船连接桥结构的砰击响应分析方法.首先,通过对三维板架结构进行入水砰击的结构瞬态响应分析,将直接积分法和模态叠加法两种方法进行比较分析,选取更合适的方法进行动力响应计算;其次,通过改变计算参数,分析了边界条件和时间效应对板架应力峰值和等效静力系数的影响;最后,与三体船分段模型的计算结果进行对比,验证了借助简化模型得到等效静力系数法的可行性.本文的计算结果及相关结论能够为后续准确分析连接桥局部结构的砰击响应、合理关注连接桥的高应力位置及屈服强度的评估提供参考.     

砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

砰击现象对高速舰船艏部局部结构破坏相当严重,对舰船和人员的安全构成较大威胁,然而由于砰击载荷的瞬态性和强非线性,其计算理论还很不成熟,舰船艏部结构在砰击作用下的应力响应更鲜有人研究。基于此,利用设计波下确定的砰击压力极值,结合以往试验测定的砰击压力随时间的变化关系,计算得到砰击压力的时空分布,然后将其施加在船艏精细有限元模型上,利用中心差分法进行数值计算,并对计算中一些关键参数的设置值做不同尝试,得到了较理想的艏部结构应力响应历程。     

砰击载荷下轻质波纹夹芯夹层板动力响应特性分析

文章对轻质波纹夹芯夹层板(Light Weight Corrugated-Core Sandwich Plates,LWCCSP)在不同入水速度下(1-6 m/s)的流-固耦合非线性动力学行为进行了分析。建立了气—液—固三相数值模型,通过显式动力求解获得了轻质波纹夹芯夹层板砰击压力的分布特点及结构变形规律,并与同等质量的加筋板在流固砰击下的非线性力学行为进行了对比,并研究了轻质波纹夹芯夹层板主要设计参数对其砰击响应的影响。研究结果表明,轻质波纹夹芯夹层板较同等质量的加筋板表现出更好的抗砰击性能;下面板厚度、芯层厚度的增加在一定范围内可以有效提高轻质波纹夹芯夹层板的抗砰击性能。     

基于砰击载荷的FPSO结构非线性响应研究

以国内某圆筒形FPSO为研究对象,基于砰击试验包络载荷结合DNVGL规范获取载荷时历曲线,通过ABAQUS/Explicit显示积分求解动态有限元模型,计算结构非线性响应,校核结构安全性,并分析砰击载荷爬升时间对结构响应的影响.研究发现：砰击载荷作用下圆筒形FPSO结构塑性主应变满足规范衡准要求,且安全裕度大;砰击载荷爬升时间越短,材料应变率越高,塑性变形更加集中于某一局部区域,局部塑性变形变大,结构应力提高.文中的校核流程及计算结果为砰击载荷作用下FPSO安全评估和结构设计提供一定的指导.     

一种求解船舶砰击响应的新方法

本文引用随机点过程的某些结果,提出求解船舶砰击响应的一种新方法。它不必假定砰击压力可以合成为一个作用在固定站位上的合力,因而比 A.E.Mansour 和 J.Lozow 的方法更加合理。本文用两种方法计算了一条集装箱船在不同海况下的砰击弯矩响应,对比表明新方法不仅更加合理而且切实可行。     

规则波迎浪砰击下三维船体耦合响应研究

船舶在波浪中运动时会发生波浪砰击现象,可能会对船体局部结构产生破坏,造成人员和财产的损失.文中通过计算流体力学分析软件STAR-CCM+和有限单元分析软件Abaqus之间的双向交互耦合,建立了考虑结构变形效应的船体波浪砰击数值模型,对船体在波浪运动中的砰击现象进行数值模拟.将数值结果与文献中试验结果进行对比,整体趋势吻合较好,验证了数值模型的有效性.并针对不同工况下自由液面变化、砰击载荷分布特征和船模结构砰击响应进行分析,当船体在波浪冲击下,自由液面会出现波浪表面破碎等强非线性的砰击现象,同时船首底部及船尾底部会发生砰击现象并随之影响船体相应区域的应力和应变分布特性.     

砰击载荷作用下船体局部结构优化设计

本文以某船船首结构为研究对象,基于Fluent与Sesam分别计算了船体砰击压力系数和砰击瞬时船体与波浪之间的相对速度,采用"两步走"的方法对船首底部及外飘处的砰击载荷进行研究。考虑砰击载荷在船首区域的时空分布,将该载荷分区施加在船首结构表面,计算了船首结构在砰击载荷作用下的结构响应。研究发现,在船体纵向方向,越靠近船首的位置,相对入水速度越大;在垂向方向,入水速度呈现先增大后减小的趋势。根据计算结果对船首局部结构进行了优化设计。     

砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

  目的  为了提高砰击载荷对舰船疲劳损伤影响计算的准确性,提出一种计及砰击载荷的疲劳损伤直接计算法。  方法  首先,将非线性载荷的时域计算与线性频域的谱分析方法相结合,基于梁理论得到舰船短期海况下的应力时历;然后,采用雨流计数法和S-N曲线计算出考核点的损伤;其后,参考中国船级社（CCS）指南计算计及非线性砰击载荷对疲劳损伤的贡献度及影响系数,再结合谱分析方法修正对应的应力响应传递函数;最后,对应力谱进行计算,得到计及非线性砰击载荷的疲劳损伤。  结果  结果显示,相比传统谱分析方法,采用计及砰击载荷的舰船疲劳损伤直接计算方法得到的损伤结果其损伤度约增加了10%~50%。  结论  研究表明,对航行于恶劣海况下的舰船进行疲劳强度评估时,使用所提方法可以提高载荷计算的准确性。     

变刚度楔形体板架落体砰击试验研究

通过对具有四种刚度的两个二维楔形体板架的自由落体试验,测量模型入水速度、砰击压力和结构响应,获得模型底部板架在砰击载荷作用下的响应特征;对结构模型在均布静压力作用下的应力响应进行结构力学分析;比较试验和计算得到的应力响应,获得作用在模型肋骨上的砰击压力的折减系数,从而使该结构在设计时仍可按常规的静力计算方法进行强度校核。通过试验,深入研究了折减系数与结构刚度的关系,并指出在船体局部结构设计中应充分注意刚度变化对折减系数的影响。     

波纹夹芯杂交夹层板入水砰击动力响应特性研究

以波纹夹芯杂交夹层板(Hybrid Sandwich Plate with Corrugated-Cores,HSP)为研究对象,建立气-液-固三相数值模型,对结构在不同撞水速度下(1～10 m/s)动力响应特性进行数值计算分析.首先将其与相同质量的无填充轻质波纹夹芯夹层板(Light Weight Corrugated-Core Sandwich Plates,LWCCSP)在入水砰击下的非线性力学行为进行对比,分析探讨2种结构的能量吸收特点以及砰击压力和变形的分布规律,同时研究波纹夹芯杂交夹层板主要设计参数对其抗砰击性能的影响.分析结果表明,波纹夹芯杂交夹层板较同质量的无填充轻质波纹夹芯夹层板具有更好的抗砰击性能;在一定范围内,增加触水面板厚度及芯层厚度对提升波纹夹芯杂交夹层板的抗砰击性能有积极作用,且增加芯层厚度效果更为显著.     

波纹夹芯杂交夹层板入水砰击动力响应特性研究

以波纹夹芯杂交夹层板(Hybrid Sandwich Plate with Corrugated-Cores,HSP)为研究对象,建立气-液-固三相数值模型,对结构在不同撞水速度下(1~10 m/s)动力响应特性进行数值计算分析。首先将其与相同质量的无填充轻质波纹夹芯夹层板(Light Weight Corrugated-Core Sandwich Plates,LWCCSP)在入水砰击下的非线性力学行为进行对比,分析探讨2种结构的能量吸收特点以及砰击压力和变形的分布规律,同时研究波纹夹芯杂交夹层板主要设计参数对其抗砰击性能的影响。分析结果表明,波纹夹芯杂交夹层板较同质量的无填充轻质波纹夹芯夹层板具有更好的抗砰击性能;在一定范围内,增加触水面板厚度及芯层厚度对提升波纹夹芯杂交夹层板的抗砰击性能有积极作用,且增加芯层厚度效果更为显著。     

船舶砰击动力屈曲

本文移植两维水弹性砰击与波激力短程序，应用B－R准则，以对应的静态屈曲阈值为基点搜索动态屈曲。本文分析了波高、失稳临界值和屈曲发生时间的关系，得出了一些供远洋船舶设计参考的结论。     

砰击载荷作用下船底肋骨等效设计压力的确定

通过一个船体二维分段的自由落体试验,测量模型入水速度、砰击压力和结构响应,获得模型底部板架在砰击载荷作用下的响应特征;对结构模型在均布静压力作用下的应力响应进行有限元分析;比较试验和计算得到的应力响应,获得作用在模型肋骨上的砰击压力的折减系数,从而使该结构在设计时仍可按常规的静力计算方法进行强度校核。该折减系数与船体入水速度成线性关系,在已知船体设计入水速度和试验压力分布时,可以获得船体设计均布静压力。