预张力对两种脐带缆涡激振动影响的试验研究

本文应用模型试验的方法,研究了预张力对粘结和非粘结两种脐带缆涡激振动响应特性的影响规律.基于模态叠加法,将测得的应变数据转变为结构的位移响应;对比分析了各级预张力下两种脐带缆模型的位移响应、结构振动频率、锁振影响区域、模态占比等参数.结果表明:两种脐带缆模型锁振频率随着预张力的增加逐渐变大,非粘结锁振比粘结工况提前;远离锁振区域时,外流速变化对振幅的影响占主导地位,锁振区域附近,预张力变化对振幅的影响逐渐变大;随着流速增加,预张力变化对脐带缆横向振动模态占比影响逐渐变大;预张力较小时,粘结脐带缆振动模态随外流速转换相比于非粘结脐带缆滞后较多,预张力变大后,滞后程度减小.     

水下浮筒对于深水系泊缆静态特性的影响

依据集中质量法建立缆绳力学模型,分析了浮筒净浮力大小、位置以及海流力对缆绳构型和静态张力的影响程度。研究结果表明:水下浮筒可有效降低系泊载荷与预张力,提高缆绳水平回复刚度,但可能导致缆绳最大张力位置的改变,此外浮筒净浮力与位置均存在最优值,浮筒所承受的海流力对于缆绳静力特性的影响非常有限。     

锚链预张力对FDPSO运动响应的影响

作为一种综合性浮式平台,浮式钻井生产储油船简称FDPSO,具备石油钻探、生产、储备等功能,是在浮式生产储油船的基础上发展而来.FDPSO主要工作于海况比较恶劣的深水海域,因而如何准确预报FDPSO的运动响应和锚链的预张力非常必要.本文基于时域耦合方法对FDPSO运动响应和锚链的预张力进行预报,在此基础上将数值结果与试验结果进行对比以验证理论计算的可靠性.通过改变锚链线的预张力来研究预张力对FDPSO运动响应的影响.文中提供了运动响应的时历曲线和响应谱,并对比分析其中的异同,结果表明锚链预张力对纵荡、横荡和横摇运动的响应影响比较大.     

顶张式立管液压气动式张紧器的数学模型

以顶张式立管液压气动式张紧器为研究对象,考虑张紧器中的摩擦、活塞和活塞杆的质量以及油管内的压力损失等因素,建立较为完善的张紧器张力的数学模型。通过静力和动力两种加载方式,将论文建立的模型与工程中常用的简化模型作对比研究,对张紧器的影响因素和张力特性进行分析。研究表明,简化模型计算得到的张力较实际张紧器的张力偏大。低压氮气的压力、活塞和活塞杆的重力和惯性力、摩擦力以及油管内的压力损失对张紧器的张力具有重要影响,在张力计算时应恰当地予以考虑。     

系泊浮箱运动稳定性影响因素分析

对于水上系泊系统,系泊方式对于整个系泊系统的系泊力和运动精度有着非常重要的影响,有必要分析不同系泊方式对系泊系统运动性能和系泊缆动力性能的影响,揭示系泊方式对系泊系统的作用和影响机理。基于势流理论,结合大型水动力学软件AQWA,以一种简单的矩形浮箱式结构物为典型示例,根据浮箱基本参数及相关技术要求,考虑系泊半径、预张力、张开角度等影响系泊性能的主要因素,建立系泊系统动力分析计算模型。分析结果表明:随着缆绳系泊半径的增加,系泊半径对最大系泊力的影响逐渐减少;增加系泊缆的预张力能够有效减少浮体纵荡偏移,提高系泊系统工作的稳定性;增加系泊缆张开角度能够更好地抵抗横向环境载荷,提高平台定位能力。     

非金属非粘结软管拉伸性能的数值模拟分析

针对非金属非粘结软管在拉伸状态下的力学特性,采用ABAQUS对其进行有限元分析并充分考虑了对层与层之间的摩擦接触。研究表明,提高抗压层扁带的环向强度、抗拉层扁带的轴向拉伸强度及环向拉伸强度可以提高软管的抗拉性能;抗拉层螺旋缠绕角和抗拉层厚度对软管拉伸刚度的影响较大,而内外压、抗拉层扁带数量和摩擦系数对软管拉伸刚度的影响很小。     

预张力对码头系泊缆绳最大张力及船舶位移的影响分析

为在制定系泊方案时合理考虑缆绳张力和船舶位移优化控制,使用与MEG4原则相符的系泊计算软件,考虑预张力从0%～60%的变化范围,计算预张力、缆绳最大张力和船舶位移,分析变化趋势、极值点、拐点特征及缆绳刚度和环境载荷的变化,结果表明,存在最优的预张力值,使缆绳最大张力达到最低;船舶位移曲线存在拐点、在拐点之后船舶位移不再随预张力的增大而显著降低;最优预张力和拐点位置与缆绳刚度基本无关,但在环境载荷增大时建议增大缆绳预张力。     

船用气胎摩擦离合器摩擦副瞬态热分析

利用动力学分析软件MSC.Adams和有限元软件MSC.Marc分别建立离合器摩擦副的动力学分析模型和有限元分析模型,分析径向偏移工况下离合器的动力学特性和摩擦副热机耦合特性。通过比较径向偏移工况与正常工况,分析由径向偏移引起的摩擦副接触状态变化将对离合器的传扭性能及摩擦副性能带来的影响。分析结果表明,轴线径向偏移对接合时间以及瞬态温升影响较大,而对传扭能力影响不大。     

海上横向补给高架索系统动力学响应研究

基于凝集质量法,把高架索系统离散为凝集质量模型,并将缆索间的接触摩擦引入到动态分析中。参考某高架索系统具体参数,结合海上横向补给施工作业的具体过程,通过必要的简化,利用动力学分析软件OrcaFlex建立了海上横向补给高架索系统过程的动力学模型,得到了高架索系统张力及接触力随时间的变化情况等。计算结果对研究海上横向补给有一定的指导意义。     

船舶操控及锚泊过程的运动数学建模研究

船舶结构的锚泊过程大多采用经验公式进行计算,计算过程较为复杂,且其计算精度往往较差。为提高船舶锚泊力计算精度,本文根据多体系统动力学对船舶锚泊过程进行动力学建模,研究锚泊链张力对船舶运动稳定性的影响,获得锚泊预张力与张力峰值之间的规律。计算结果表明,锚泊系统预张力越大,则船舶的摇晃幅值越小,船舶的平稳性也越好。船舶锚泊过程中,锚泊预张力越大,则对应的锚泊力峰值也越大,对锚泊链的强度要求也越高。     

波浪作用下起重船-吊物系统耦合运动响应数值模拟

起重船舶在外海作业时受长周期涌浪的影响,吊物会发生大幅度晃动,严重时会影响施工效率和海上施工安全,为解决该问题,需对起重船-吊物系统在波浪中作业时的耦合运动响应规律进行研究.文章建立起重船-吊物系统的计算模型,通过频域计算分析得到起重船运动响应幅频算子;对起重船-吊物耦合系统进行时域模拟,研究波浪周期和吊绳绳长对吊物及船体运动响应的影响.计算结果表明,吊物是否发生大幅度共振与船体总体参数、波浪周期和吊绳长度有关;吊绳越长,吊绳承受的张力越大;波浪周期对吊绳张力的影响较小;吊物晃动对船体运动响应幅值的影响较小.     

多片组合式摩擦轮牵引绞车的牵引特性

针对深海减张力储缆绞车系统的牵引绞车收放缆时存在摩擦轮与铠装缆之间滑动位移大及张力分布过度集中于第一个轮槽的问题,提出基于多片组合式摩擦轮结构的牵引绞车.通过最大扭矩限制和多片式摩擦轮转动补偿铠装缆收缩位移原理,能有效地减少铠装缆与轮槽间的相对滑动位移,延长铠装缆和摩擦轮的寿命.通过分析现有牵引绞车和文章提出的多片组合式摩擦轮牵引绞车在工作过程中铠装缆的拉伸形变变化量及分布规律,证明了新模型的有效性,为提高铠装缆的寿命探索了一种可行的方式,也为减张力储缆绞车提升为升沉补偿绞车提供了一定的理论支撑.     

锚链预张力对FDPSO运动响应的影响

作为一种综合性浮式平台,浮式钻井生产储油船简称FDPSO,具备石油钻探、生产、储备等功能,是在浮式生产储油船的基础上发展而来。FDPSO主要工作于海况比较恶劣的深水海域,因而如何准确预报FDPSO的运动响应和锚链的预张力非常必要。本文基于时域耦合方法对FDPSO运动响应和锚链的预张力进行预报,在此基础上将数值结果与试验结果进行对比以验证理论计算的可靠性。通过改变锚链线的预张力来研究预张力对FDPSO运动响应的影响。文中提供了运动响应的时历曲线和响应谱,并对比分析其中的异同,结果表明锚链预张力对纵荡、横荡和横摇运动的响应影响比较大。     

大型集装箱船码头系泊及抗台风计算分析

运用BV(法国船级社)系泊分析软件ARIANE7.0.2对某10000TEU集装箱船码头系泊状态进行研究,采用时域计算方法分析了风、流载荷共同作用下预张力、缆绳材质和系泊布置等对系泊系统张力的影响。结果表明:确定合适的预张力能够改善系泊系统的受力状态;弹性模量的取值大小对缆绳张力影响明显;缆绳配置数量并非越多越好,同时要尽量避免系泊缆的垂向角度过大。还给出了满足台风状态下码头系泊安全要求的系泊布置方案。     

基于Matlab的缠绕机张紧系统控制分析

基于Matlab对张紧系统进行仿真分析,构建仿真模型,研究缠绕速度在不同规律变化情况下的张力变化,得到不同速度变化规律对张力控制精度的影响关系,明确控制原理的可行性,为张紧系统后续优化提供技术支撑。     

多孔钛摩擦磨损信号的递归图特征研究

为了定量描述一维的多孔钛干摩擦信号,采用递归定量分析方法,把摩擦信号扩展到高维,定量分析其中信息.首先,利用经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)对摩擦信号进行预去噪;然后,采用自相关法和假近邻法计算各组摩擦信号的延时与嵌入维数;最后,分析递归图及其对应的平均对角线长度与熵值,通过这些能够直观观察不同环境下多孔钛摩擦信号的变化特性.结果表明,递归图能够一定程度上反应多孔钛的磨损情况,通过递归定量分析能够对多孔钛摩擦系统复杂性状态进行描述,且在压力为8～10 N时磨损系统稳定性最好.     

潜水器动态收放缆索过程的动力学仿真研究

调研了解到部分上述高端装备或其他水下平台在水下作业过程中,可能遇到的载荷吊放、载荷拖曳、载荷回收等工况下缆索张力动态非线性变化的问题。基于Ablow提出的缆索偏微分控制方程,通过在采用有限差分法求解过程中动态调整缆索微元的长度进行缆索收放过程仿真,建立了潜水器-缆索-载荷三者间相互耦合的动力学模型,并基于建立的仿真方法对潜水器拖曳载荷进行变深度航行、潜水器变深度直航过程中起吊载荷过程中缆索-载荷系统对潜水器的影响及缆索自身的动态响应特性进行了研究。结果表明：稳定拖曳过程中,由于缆索-载荷系统的阻力,导致速度降低;拖曳起吊过程中的缆索张力变化明显,且缆索张力对收缆的速度变化敏感;拖曳稳定航行段潜水器速度与理论值一致,表明了本文方法的正确性。     

深海系泊缆的动刚度特性

针对纤维缆在交变载荷作用下存在的动刚度问题,基于集中质量法的思想建立了系缆的动张力计算模型,编制了能够有效分析系泊系统动力响应的源程序.将张力程序计算结果与商业软件计算结果进行对比,验证了算法程序的准确性,并在此基础上分析了纤维缆复杂的应力应变行为,采用统计的原理计算平均张力和张力幅值,将动刚度引入模型中探究其对系泊张力的影响.此外,分析系统在不同运动形式及环境载荷下的张力结果,研究考虑动刚度后系统参数对系泊张力的影响规律.     

制动带-摩擦片摩擦接触的数值仿真

以某超级油轮的锚机带式制动器为研究对象,建立了制动带、沉头螺钉和摩擦片的三维实体模型,并应用大型非线性有限元分析软件MSC. Marc对制动带和摩擦片之间的摩擦接触进行仿真分析,得出其应力分布云图及摩擦制动时制动带与摩擦片的表面温度分析规律,从而为带式制动器的设计提供可靠的依据.     

船舶锚泊系统分析

通过数值模拟,以某一散货船为例,研究风、浪、流载荷共同作用对该船舶锚泊系统产生的影响,在有限元软件ANSYS-AQWA中建立了该船舶及其锚泊系统的有限元模型,并对其进行分析。主要对3种典型工况下的船舶锚泊系统进行数值模拟,并对锚链张力进行校核,对运动响应进行分析,完成数值计算结果分析。研究结果表明:锚泊系统的运动响应分析及锚链张力校核在船舶建造和安全性能评估的过程中发挥重大的作用;数值模拟分析可以为选取适宜的锚泊系统提供依据和保障,有效减少经济损失。