有双壳构造的大开口船体剖面扭转强度分析

本文用解析法分析了有双壳构造的大开口船体剖面的扭转强度。对开式和闭式薄壁剖面都以ω=∫(P—)dA来定义剖面上各点的扇性面积坐标(对开口剖面=0),因而可用以计算有开口薄壁和闭式薄壁构造组合的船体剖面的扭转特性。用BASIC语言编制了程序,可较准确地算出剖面的扭心、扇性惯性矩J_ω、纯扭转惯性矩J_k、对扭心的惯性矩I_p以及闭剖面限制扭转的有关参数和,并输出剖面上各点的扇性面积坐标ω_0和扇性面积静矩ω的分布。     

船体薄壁梁的扭转刚度矩阵及其在弯矩分析中的应用

本文基于闭口薄壁杆件扭转时翘曲与扇性坐标间的普遍关系:ω=-θω,导出了薄壁梁约束扭转时的刚度矩阵,以及扭转与拉(压)、弯曲的组合刚度矩阵,并将此组合刚度矩阵用于船体梁的弯扭分析中,导出了通用的坐标转换矩阵。文中的结果比现有的结果更为合理并具有普遍性。推导中对闭口薄壁断面的双力矩概念还提出了一些补充的看法。     

复杂薄壁剖面弯、剪、扭特性参数的有限元计算

集装箱船及其它大开口船舶的弯扭强度计算可合理地简化为复杂断面的薄壁梁计算。这种计算的第一步工作是计算剖面的弯、剪、扭特性,包括以下诸项内容:(1)剖面惯性主轴位置与方向,剖面抗弯惯性矩;(2)在横向剪力作用下剖面内剪流的分布以及有效抗剪面积;(3)剖面圣维南扭转常数,剖面翘曲坐标,剖面扇性矩与剪切中心位置。     

船体梁扭转极限承载能力的有限元分析

在船体梁扭转极限承载能力的有限元计算中,对于比较大而且形状复杂的结构,需要采用足够多的单元数来模拟其真实的破坏模态,因而会耗费大量的CPU计算时间和硬盘空间,并且往往因为单元数太多而使数值计算变得不现实.本文采用弹塑性有限元对箱形薄壁梁进行了一系列扭转屈曲数值计算,分析了不同参数对箱形薄壁梁极限扭矩的影响,根据计算结果提出了一个修正粗糙网格有限元计算结果的修正系数,采用此修正系数可以在数值计算中节省大量的CPU计算时间和硬盘空间.     

船体扭转强度分析

本文讨论了以有限元法和薄壁梁理论为基础的船体扭转强度分析方法。把船体横截面离散为薄膜和杆组成的有限元模型,使薄壁梁截面特性计算规格化。文中采用了C.F.Kollbrunner改进的薄壁梁扭转理论和K.Haslum提出的非棱柱薄壁梁的衔接条件。对突变截面公共面积、附属结构、扭转载荷以及扭转应力计算作了讨论。     

大开口船舶扭转强度及结构加强方式研究

文章介绍了大开口船舶扭转强度的薄壁杆件理论计算,以120 TEU内河集装箱船为例,详细计算了该船的扭转强度及弯扭合成应力;并对120 TEU集装箱船结构加强方式进行了研究,从中找出较佳的抗扭结构加强方式,得到一些具有工程应用价值的结论.     

5500TEU集装箱船扭转强度分析

综合考虑集装箱船扭转强度分析的几种通用方法,以5 500 TEU集装箱船为例,采用基于薄壁梁约束扭转理论的SDASH软件分析在斜浪状态下由波浪扭矩引起的翘曲正应力,再与船体梁弯曲正应力叠加,考察该船的船体梁总纵强度,进行总体扭转强度分析。认为从提高剖面的扇性惯性矩出发,增加相应构件的板厚,对提高大开口船型的扭转强度具有明显的效果。     

应用半无矩壳理论进行船体应力-变形分析及模型试验研究

本文将半无矩壳理论加以扩展,应用于变断面、具有剖面突变的复杂船体结构分析中。应用加权余量法推导出单元刚度矩阵和单元载荷矩阵。给出了棱柱形舱段、非棱柱形舱段和横舱壁三种单元模型并编制了计算程序。本文的方法比薄壁梁理论更加精确,且能综合考虑船体弯曲、扭转及横向变形的耦合响应。通过模型试验和分析比较,表明本文方法比常规有限元法具有数据量小、计算速度快等优点。     

非对称梁强度近似计算方法

船舶结构中,弯扭变形对于承受横向荷重的非对称梁强度影响往往不能忽略。本文引用扭转时腹板与壳板产生弯曲变形以及弯心位于壳板平面内的假定,应用薄壁杆件理论求得剪心、扇性面积和翼板惯性矩,以及翼板位移的近似式,将翼板当作弹性基础梁,立出翼板的微分方程,推导出在横向荷重作用下腹板与平板斜交的非对称梁强度近似计算方法。从试验和计算的结果可见,弯扭变形对强度影响很大,由此变形所引起的附加应力约为一般弯曲应力的30～120％。计算结果与计算结果基本一致,表明计算方法基本可靠。最后对结构型式提出建议。     

基于8051单片机的船舶稳性自动检测系统设计

以8051单片机为核心处理器,设计了船舶稳性自动检测系统.该系统中有1个随船舶横摇的扇摆,当扇摆经过红外光电检测开关时,光电开关会输出同船舶横摇周期一致的开关信号,开关信号经过单片机处理后可以检测出船舶横摇周期.结合输入的其他船舶参数,单片机可以计算出船舶稳性参数GM.通过观察GM值的极端变化可以判断出船舶稳性的变化情况,从而保证船舶的航行安全.     

船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。     

Geometric modelling of bulbous bows with the use of non-uniform rational B-spline surfaces

Nowadays, bulbous bow forms have become a common design feature in most conventional ship designs. The design of a bulbous bow is usually attempted with the use of certain form parameters that are imposed using the designer's experience or regression values that provide the optimum parameters based on experimental tests or computational fluid dynamics (CFD) calculations. In this article, the geometric modelling of a bulbous bow form that complies with a series of parameters is presented. First, a wire model was constructed with cubic B-spline curves that hold certain form parameters that the designer wants to impose. Second, a B-spline surface that fits these splines was mathematically constructed. A review of the influence of the design parameters used on the bulbous bow properties was made. This method could be used prior to numerical optimization of a bulbous bow because different variations of the design can be easily generated. These variations can be tested numerically using CFD software. A practical application example of the method is shown.     

双壳驳模型的结构设计及约束扭转试验研究

本文从双壳驳模型结构设计、扭转试验技术两方面作了系统介绍。 在指导畸变模型设计的理论上,提出了两个独立的几何参数L、t的概念,基本解决了这类模型所必然存在的构件厚度与其它几何尺度不能取同一相似倍数的问题,从而使模型试验结果对实船进行相关预报成为可能。 在约束扭转试验技术方面,设计中采用了双滑轮悬吊支承,油顶-滑轮自平闭式加载系统,百分表随动臂架变形测量装置等,形成一套新的弯、扭组合测试技术,与国外类似试验相比,模型的边界条件更为合理。 本文结论对于箱形结构模型是适用的;所介绍的试验技术对于集装箱船、双体船、工程船和海洋平台等大比例尺模型试验具有一定的参考价值。     

船舶推进轴系扭矩非接触式监测系统研究

柴油机是船舶动力的核心,船舶推进轴系的状态决定了机桨传动的效率.由于以接触式方法测量与计算轴功率和扭矩很不方便,因此需要更方便、更灵活的非接触式测量方法.提出一种新的基于光电技术的非接触式轴工况监测系统.两个编码盘和光电开关用来检测一定长度内轴的扭转角度,轴的扭转角度可根据计数器频率和叶片中心角,通过现场可编程门阵列（FPGA）量化,轴功率与扭矩可在计算机上显示出来.实验结果表明,该方法适用于量化轴的扭转角,去除了可能导致在线监测系统危险的冗余光纤.该监测系统的设计为船舶推进轴系的监测与故障诊断提供了一种思路.     

多困难度几何规划法设计组合工字形钢梁

船舶构架中，在设计骨材时要考虑船体板的影响，一般考虑将板的影响看作骨材的带板，因此T型材设计按工字型梁来设计。提出了多困难度几何规划问题的线性迭代法，在困难度较大、几何规划问题在用对偶规划求解时，由于其计算式比较复杂，因而计算量也很大。通过将目标函数和约束函数都缩并成单项正定式，在降低困难度的同时也将约束正定几何规划问题换成线性规划问题，并结合MATLAB求解。此方法不仅计算量小，而且收敛也很快，并已通过设计工字型钢梁验证了此方法。     

虚拟仿真优化技术在外高桥五期工程总体设计中的应用

基于离散事件动态系统和系统仿真理论,文章在专用仿真语言witness的平台上,研究开发了集装箱码头装卸系统的仿真模型,对外高桥五期集装箱码头的水平运输、前沿宽度、泊位系统等初步设计方案做了深入的仿真分析,做出了最优设计选择。模型动态显示整个码头运行过程,可分析码头装卸系统中各种性能参数。模型的成功应用说明虚拟仿真优化技术将在今后的码头设计中发挥更大的作用。     

考虑流固耦合的任意支撑和分支角度三通管阻抗计算方法

计算分析任意支撑和分支角度三通管轴向和横向声阻抗和机械阻抗,为管路系统噪声预报和声学优化提供支撑.首先建立直管段14方程流固耦合模型,利用拉氏变换并对方程进行推导,得到直管段14个参量频域解析解.然后结合分支点的平衡条件和边界条件,得到任意支撑和分支角度三通管的最终解,在此基础上,利用阻抗计算公式结合不同的参数解,求得三通管1个声阻抗和6个机械阻抗值.最后,通过试验验证计算方法正确性,同时对不同支撑和分支角度的三通管阻抗特性进行计算和分析.     

基于向量式有限元的响应围裙特性参数分析

为了实现大扰动下的响应围裙特性参数计算分析,基于向量式结构力学,提出一种计算大扰动下围裙复杂成型的向量式有限元法。运用该有限元法进行了围裙特性参数计算,并全面分析了囊压比、航速、触水深度和几何参数对响应围裙特性参数的影响,得出的结论可为响应围裙的设计提供一定参考。     

Integrated optimisation design of a dynamic umbilical based on an approximate model

An optimised design of a dynamic umbilical requires an extreme cross-sectional stress to be maintained within an allowable limit and a fatigue life to be guaranteed to be sufficient. It should be noted that a dynamic umbilical is a typical geometric bi-scale structural system. It consists of a local cross-sectional scale and a global configuration scale, which are significantly different in terms of geometric sizes. In this study, we established an approximate model to achieve an optimised design of the dynamic umbilical by considering the parameters of local cross-sections and global configurations simultaneously. The design variables of a dynamic umbilical are independently identified and defined at both local sectional and global configuration scales in the approximate model. Furthermore, we selected the maximum tension strain and the maximum bending moment, for covering local and global properties, as the objectives to be minimised. The approximate model was observed to be effective in integrating the local and global responses into one loop so that the computational efficiency could be significantly increased. We implemented the optimisation framework on a dynamic umbilical with a lazy-wave configuration, which is considered to be a basis for a case study. Furthermore, we verified the feasibility and effectiveness of the integrated optimisation strategy by numerical simulations. Moreover, we compared the optimised dynamic umbilical properties with those without optimisation. It was observed that the fatigue life of the optimised dynamic umbilical was improved significantly, thereby indicating that the integrated optimisation methodology provides a new model and algorithm for an efficient design of the dynamic umbilical.     

中低水头船闸人字门浮箱及背拉杆抗扭能力研究

浮箱和背拉杆是中低水头船闸人字门提高抗扭能力的有效措施,但是考虑二者共同预应力的研究工作较少。基于江苏某在建船闸人字门,建立人字门空间薄壁结构有限元模型,对比设置不同浮箱的人字门抗扭能力,提出了较为合理的浮箱设置方案。在此基础上,研究不同背拉杆布置方式下人字门的抗扭能力,提出一种背拉杆预应力的改进优化模型,使施加预应力后闸门的整体抗扭能力得到更大提高。研究结果表明：采用U形浮箱及预应力背拉杆进行人字门组合抗扭的方案,可有效提高闸门的整体抗扭能力。研究方法和研究成果可为中低水头船闸人字门的设计提供参考。