波浪作用下沉入式大圆筒结构与海床土耦合系统的动力分析

基于大型通用有限元软件MSC．Marc，通过二次开发成功地将土动力学中的等效线性模型和等效线性化算法引入其中．并对所建立的结构一波浪一海床耦合系统的有限元模型进行了动力计算，且对耦合系统中的接触面效应进行了考察。结果表明，等效线性模型与线弹性模型相比，能较好地反映土体的非线性变形特性，接触面的存在会增大耦合系统中结构的位移，且土体变形越大，接触面效应越明显。     

波浪作用下结构-海床耦合系统失稳破坏机理的数值探究

为探究波浪作用下结构-海床耦合系统的失稳破坏机理,建立能模拟此破坏情况的计算模型,文章在设置接触面情况下,将循环荷载作用下饱和粘土不排水抗剪强度模型及动孔压模型引入等效线性化计算模型,并对该耦合系统进行动力分析计算,计算结果更准确地反映了土体的塑性变形积累和强度衰退随循环荷载周期的变化,并且与模型实验的观测结果更接近。     

改进的等效线性化计算模型及在结构海床耦合系统动力分析中的应用

为探究结构-波浪-海床耦合系统的失稳破坏机理并建立能反映此机理的计算模型,将改进的哈丁模型引入等效线性化方法,使其能反映载荷频率、循环周次以及土体平均有效主应力等多因素的影响。该模型运用于结构-波浪-海床耦合系统的非线性动力响应分析,一方面与标准哈丁模型的计算结果以及在波浪水槽进行的模型实验进行了比较,另方面着重对土体模量退化以及接触面附近土体的强度软化进行了考察,获得了一些明确的认识。     

波浪作用下海床孔压滞后现象研究

利用室内实验模拟了波浪作用并对海床土中孔隙水压力的变化进行了监测,发现不同深度处的孔压存在的滞后性,研究了滞后性的具体表现形式。然后改变波浪的周期和土样的粒度级配进行对比试验,得到影响滞后性的诸因素:饱和度、波浪周期、波高、粒度级配、渗透性。     

波浪作用下砂质海床动力分析

动力学分析选项提供了三维的平面应变或轴对称的全动力分析。基于显示差分法的计算方法,能求解全部运动方程。方程式能耦合到结构单元模型中,因此可以用于波浪产生的土—结构相互作用的分析。     

新原理深海人工海床钻井系统耦合动力特性研究

针对现行水下钻井系统的技术、经济及安全局限性,提出一种新原理深海人工海床钻井系统。建立深海人工海床钻井系统的全耦合时域动力学分析方法,开展深海人工海床钻井系统的时域耦合动力特性研究,分析深海环境中人工海床系统的运动稳性、钻井隔水管、回接套管及系泊系统的动态极值响应特性,以及钻井隔水管、回接套管及系泊系统的强度性能。研究结果发现：深海人工海床系统的六自由度运动幅值较小,运动稳性良好;钻井隔水管的弱点位于其与海面接触部位,回接套管的弱点位于顶部应力节与顶部回接套管的连接处,系泊系统的弱点位于其顶部。新原理深海人工海床钻井系统可为我国深海及超深海油气的高效自主钻采提供一种全新的解决方案。     

有限厚度非均质海床对非线性波浪响应的有限元模拟

本文在Biot多孔介质动力固结理论的基础上,对有限厚度砂质海床与非线性波浪的相互作用进行了有限元数值模拟.进行参量研究,分析了波浪非线性、海床非均质性和相对厚度等因素对海床土层内超孔隙水压力分布的影响.     

基于CFD-非线性有限元双向耦合的集装箱船波浪下结构崩溃数值仿真

[目的]充分考虑载荷非线性和物面非线性因素的影响,研究集装箱船在波浪下结构响应及动态结构崩溃模式。[方法]首先,基于CFD平台建立船舶水动力模型,采用重叠网格法实现船体水动力模型动边界网格与远场流体域的欧拉网格间的匹配,在流体全域内采用流体体积法模拟自由面非线性,在流场全域内求解三维N–S方程,实时求解非线性波浪载荷;然后,建立可模拟船舯崩溃行为的船舶非线性有限元模型,基于显式动力学非线性有限元法计算包含塑性和屈曲的时域崩溃响应;最后,实现水动力模型与结构有限元模型在湿表面上的流体压力和节点位移的传递,以此进行CFD求解器与非线性有限元求解器间的双向迭代耦合,并实时计算4 600 TEU集装箱船结构崩溃过程中的非线性波浪载荷和结构崩溃响应。[结果]结果显示,在极端波浪下上部至中部结构广泛进入塑性状态,主甲板、舷侧板、甲板纵骨和舷侧纵骨等构件在波浪下出现明显的屈服及失稳,甲板纵骨和舷侧纵骨等骨材发生严重的侧向失稳,船体结构丧失了承载能力。[结论]所提方法可较准确求解结构响应及动态崩溃模式,可作为研究船舶结构崩溃响应的一种新方法。     

结构声场耦合系统力激励频率响应有限元分析

分析一平面结构声场耦合系统在力激励下的频率响应，给出声场内具有峰值声压时声场声压分布形状及结构振型，对二者的关系进行了分析，实例分析表明，在力激励下声场内最大声压值出现在结构模态频率附近，声场内具有最大声压值时其声压分布具有对称性。     

系泊多浮体系统流固耦合和浮体间耦合动力分析

利用多刚体力学运动学方法进行系统铁数学描述。以系统摇荡时各浮体质心位移和浮体角位移表达广义速率。进而表达出有关偏速度、偏角速度、加速度和角加速度。单个系泊浮体在规则波作用下，所受的流体动压力用势流理论计算。多浮体系统摇荡时除入射规则波外，每一浮体的摇荡辐射波对其他浮体也构成了入射波并作用以流体动压力。表达出系统的广义主动力和广义惯性力后代入Kane方程，补充以浮体间的运动约束方程，消去时间因子后得到求解各浮体质心位移和浮体角位移的复数线性代数方程组。     

浮筏隔振系统有限元模型中基座的等效方法

在浮筏隔振系统中,由于实际基座模型和边界条件比较复杂,其有限元模型通常难以建立。提出基座的等效方法,首先测试基座安装点的原点导纳和传递导纳,然后根据有效点导纳的方法,将各安装点之间的耦合进行简化,将基座等效为多个独立的支撑单元,构成浮筏隔振系统完整的有限元模型。建立等效的浮筏隔振系统有限元模型,估算等效前后两种浮筏隔振系统有限元模型的隔振效果,等效模型的计算结果与参考模型较一致,不论是振级落差的总体趋势还是峰值点,都比较吻合,计算出的振级落差总级相差1.5 dB左右,可以满足工程实际要求。     

某船液压联轴节拉伤故障有限元分析

某船液压联轴节在改进其活塞螺母结构后连续发生拉伤故障。本文应用有限元技术,对螺母改进前后不同结构形式的液压联轴节进行安装和拆卸过程的仿真分析。通过对不同结构下,由于接触边界效应引起的应力集中区域的应力、应变变化情况的对比分析,找到了拉伤故障的原因并得到了试验验证。     

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。     

大型巡航救助船快速性研究

结合大型巡航救助船的功能需求和主尺度特点,对其快速性进行分析。采用计算流体力学(CFD)技术对原型方案的线型进行阻力性能计算。根据计算结果,分别对艏部轮廓线形状、球艏、呆木和支架进行优化,得到最终方案,该方案的阻力相比原型方案大幅减小。对最终方案进行模型试验,模型试验结果与CFD计算结果的吻合度良好,证明该船采用的线型优化方法是可靠、可用的。     

船艉结构三维有限元动力分析

以艉部结构为例,阐述对船体结构进行三维有限元动力分析的基本过程和关键技术。建立艉部结构三维有限元模型,使用Fluent软件计算螺旋桨脉动压力,采用Helmholtz方法计算附连水质量;为了消除局部模态的干扰,使用模态参与因子提取结构的整体模态;计算结构的固有频率、模态、速度和加速度等动力学参数。实例分析表明所采用的分析方法能够准确预报结构的振动特性。     

考虑接触非线性的锚杆——土体非连续问题有限元分析

采用Duncan-Chang大量线性弹性E-B模型和大量线性界面单元模型对锚杆-土体非连续问题进行有限元分析,指出非线性Goodman界面单元进行非连续系统的分析计算,可以较好地模拟锚杆-土体接触面破坏情形。并讨论土体-锚杆接触应力分布及沿杆长位移分布。     

板桩码头的有限元解法及计算机处理

介绍采用竖向弹性地基梁法计算板桩码头的要点。     

船舶桨-轴系统弯扭耦合振动特性

船舶桨-轴系统在运转过程中经常出现异常振动和噪声,影响着系统运转的稳定性,威胁着水下航行器的隐蔽性和安全性。为有效解决该问题,以大型船舶桨-轴系统为研究对象,基于Timoshenko梁-轴单元建立系统在螺旋桨质量偏心作用下的弯扭耦合模型。对桨-轴系统的瞬态响应进行分析,得到外激励力和旋转频率对桨-轴系统弯曲振动和扭转振动响应特性的影响规律,为提高船舶桨-轴系统的稳定性和故障诊断提供理论依据。     

桁架式天线结构动态性能的有限元分析

以有限元理论为基础,运用有限元分析软件对车载桁架式天线系统进行结构动态分析及稳定性分析。模态分析的结果表明天线系统的低阶固有频率较低,不当的使用会导致结构的共振。稳定性分析表明天线结构的失稳属于局部屈曲行为,进一步的非线性屈曲分析表明,屈曲的临界载荷在正常工作载荷外,不影响系统工作。