非线性波浪载荷作用下的船体结构疲劳损伤

近年来,在非线性波浪载荷（含砰击响应）作用下的船体结构疲劳损伤,已成为船舶力学研究和结构设计界颇为关注的一个前沿论题。本文以具有大外飘船舶为背景,采用谱分析法首先在短期预报范围内分析非线性波浪弯矩、非线笥合成弯矩（含砰击振动弯矩）对船体结构疲劳损伤的影响;然后,在设定的船舶长期使用环境中,用不同的载荷理论估计和分析结构的疲劳损伤;同时计算分析了平均应力、二种计数法、不同长期疲劳损伤分析方法、二种Ｓ     

关于波浪载荷影响因素的研究

在船舶结构中决定构件尺寸的应力通常是由船体及局部载荷引起的外力与内力的复杂耦合。对大型集装箱船设计进行了研究,分析结果对集装箱船强度计算有一定的参考价值。     

海洋核动力平台波浪载荷特性分析

海洋的环境载荷复杂多变,而海洋的坏境工况又决定着船舶在海上的运动和受力情况。因此准确求解出波浪载荷,判断船舶在其整个生命周期内能否具有足够的抵抗波浪载荷的能力而不发生结构破坏,具有十分重要的意义。本文研究的对象海洋核动力平台平均寿命40年,长期定位于海上对结构强度提出了更高的要求,故本文基于大型水动力软件WASIM,通过时域下的线性和非线性计算,结合CCS规范计算结果,分析海洋核动力平台的波浪载荷特性,并完成全船结构强度校核。研究发现,通过非线性算法计算能更加明显的体现中拱和中垂的实际情况,此外,目标船舶在斜浪下易发生弯扭耦合的情况,比顺浪和迎浪情况下更危险,同时预报出危险剖面的位置,为船舶结构设计者提供参考。     

近海结构任意倾斜桩腿的非线性波浪载荷计算

用Stokes非线性波浪理论计算速度与加速度,采用Morison公式求得任意倾斜柱体的波浪载荷,讨论了如何求小参数与波长、杆件的浸水长度等问题,编写的程序可以按照足够小的时间间隔t=2π/40计算出任意时刻构件或整体结构的波浪载荷,进而求得结构的最大波浪载荷可用于结构设计。     

内河船舶波浪载荷研究

利用内河波浪散布图和修订波浪谱对内河系列船舶进行了波浪载荷的计算预报,首次分析了内河船舶波浪载荷的规律和特点,并与俄罗斯内河登记局(RRR)和法国-德国船级社(B-G)的内河规范载荷对应的等效模数要求进行了比较分析。结合实船测试结果表明：波浪载荷变化规律与国外同类规范一致,预报波浪载荷水平与测试结果及国外同类规范要求相当。内河船舶波浪载荷预报应考虑航速和水深的影响,载荷预报结果可以作为制定内河波浪载荷公式的基础。     

三维非线性波浪载荷和结构响应仿真技术在舰船设计中的应用

随着包括多体船和新材料应用在内的新设计概念出发，以及可靠性方法在水面舰船结构设计标准中的应用发展、突出强调了必须有一个更精确的方法来获得其使用期内的载荷情况。描述了一个多层次的计算系统，可以用来预报舰船在各种海况下的船体运动和波浪载荷。目前，新的非线性理论正由美国海军进行验证，介绍了目前最新的发展动态。用非线性方法得出的结果将与用线性方法得出的结果和船模试验的结果进行对比。     

非线性规划算法在船舶型线优化中的应用

船舶型线的优化设计有助于减小船舶航行的阻力,改善船舶的结构应力,提高船舶的航行效率和质量。目前,船舶型线优化技术主要针对船体的水动力性能优化,存在优化范围大、耗时长且优化精度低等缺点,因此,研究一种良好的船舶线型优化技术迫在眉睫。本文首先建立了船舶的兴波阻力数学模型,在此基础上将非线性规划算法和遗传算法应用于船舶的型线优化中,并详细介绍了船舶型线多目标优化的过程。后期的试验结果表明,采用该非线性规划算法的船舶型线优化技术具有精度高、寻优快等优点。     

小水线面双体船波浪载荷研究

摘要：针对某大型小水线面双体船,进行波浪载荷直接计算。根据规则波中波浪载荷RAO特性和其波浪载荷的长期预报结果,确定该船的设计载荷。并将该设计载荷与CCS《小水线面双体船指南》中设计载荷进行对比和分析,指出规范对于大尺度大排水量小水线面双体船波浪载荷计算的局限性。同时,由该船波浪载荷长期值沿船长和船宽的分布,分析其波浪载荷的分布规律,为工程中大排水量小水线面双体船的结构设计和加载提供参考。     

船行波对港口的影响

目前常规的港口设计中未考虑通航船舶对港口设施的影响,随着我国航运业的飞速发展以及船舶大型化的趋势,船舶活动对港口的影响也越来越大。归纳了大型船舶在港区及航道的不同通航条件,采用英国标准CIRIA C683中推荐的船行波计算公式对各种情况下通航船舶的船行波进行初步计算,分析船行波对港口的影响,并指出在港口设计中需要考虑船行波的情形。     

船行波对双船系靠LNG泊位系泊稳定性的影响

双船系靠LNG泊位对系泊稳定性要求高,而目前尚无船行波对双船系靠泊稳定性影响的定量分析方法。结合工程实例,以Flory-Remery单船系泊船行波荷载计算方法为基础,结合双船系靠泊位的特点予以修正,利用数值分析软件定量分析船行波过程对双船系靠泊位系泊稳定性的动态影响。结果表明,典型系泊条件下,双船系靠泊位系泊倒缆受力及纵移运动量受船行波影响最大,当船行波与系泊船间距50 m时系泊稳定性不满足要求;当船行波与系泊船间距100 m时系泊稳定性满足要求;当船行波与系泊船间距150 m时系泊稳定性基本不受船行波影响。     

深水钻井船波浪载荷研究及总强度分析

深海钻井船作为一种兼具试采、储存和油气处理能力的高端海洋工程装备,可在中国南海等多区域进行作业工作。但是深海区域海洋环境条件恶劣,油气资源开发难度高,针对深海钻井船这一特殊船型,利用挪威船级社（DNV）SESAM软件进行波浪载荷研究,并结合相关规范进行有限元强度分析,结果符合设计要求,可为今后相关船型设计提供依据,具有一定的工程意义。     

On nonlinear ship waves and wave resistance calculations

A finite difference method based on the Euler equations is developed for computing ship waves and wave resistances. Time marching is carried out using a time-splitting fractional-step method. The second-order central difference is used to discretize the spatial differentials, while the convection terms are discretized by the QUICK scheme. A body- and free-surface-fitted grid system with a cell-centered stencil is used. A Poisson equation for the pressure increment at each time step is solved to enforce mass conservation. The method is validated by comparing the numerical results with the experimental data for a Wigley parabolic hull. The characteristics of ship waves, such as the wave profile along the hull, the wave pattern on the free surface, the pressure distribution on the hull surface, and the wave-making resistance are reasonably predicted. The calculated results are in good agreement with the experimental data. Received for publication on Oct. 13, 1998; accepted on Jan. 20, 1999     

有限水深中破损船舶的运动与波浪载荷研究

由于有限水深中船舶搁浅和触礁等严重破损事故频发,为了减少事故的发生,对有限水深中船舶破损后的运动及波浪载荷的研究显得十分必要。文章基于三维势流理论,引入有限水深自由面Green函数,在频域内使用奇点分布法对一艘首部破损进水的散货船在有限水深中的运动与波浪载荷展开了计算,并根据劳氏船级社规范做了短期预报。短期预报结果表明,该散货船破损进水后,船体所受垂向和水平波浪弯矩均比破损前有明显增加,且在较浅水深中变化更为显著。     

船行波对复式航道隔离带宽度的影响

复式航道是根据船舶吃水的不同将航道断面设计为深浅不同的阶梯形。由于小船的耐波性较差,大船航行时所兴起的船行波往往会引发小船横摇角的显著增大,影响安全。设计时可将两航道间留有一定的富裕距离（隔离带）,以减少船行波的影响。通过数值计算和物理模型试验两种方法,分析研究了不同参数条件下,船行波对小船横摇角的影响,由此判断隔离带宽度能否满足要求。     

风力载荷对实船参数横摇预报的影响研究

参数横摇作为一种严重危害船舶安全的现象,已被国际海事组织(IMO)列为重要的稳性失效模式开展研究。集装箱船的事故报告表明,参数横摇现象发生于相对恶劣的海况条件下,且伴随相应的气象条件。由于此时风力载荷是船舶航行过程中不可忽略的因素,因而非常有必要研究其对参数横摇运动的影响。文中基于弱非线性三自由度运动模型,通过对4艘实船参数横摇响应的计算研究,发现风力载荷对于集装箱船在规则波中的参数横摇具有重要影响,对于参数横摇起促进作用。     

海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型研究

针对传统船舶发动机故障检测数学模型故障检测速率较低的问题,提出一种海浪载荷干扰下船舶发动机故障检测数学模型,在海浪载荷干扰下对船舶发动机进行振动测量,提取船舶发动机的时域故障特征,通过测量获取船舶发动机转子系统的3阶、2阶、1阶临界转速以及轴向转子的固有频率,对船舶发动机的频域故障特征进行提取,利用获取的时域故障特征数据与频域故障特征数据建立船舶发动机的故障检测数学模型,实现船舶发动机的故障检测。为了验证建立的数学模型的故障检测速率较高,将该模型与基于线性分段方法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常检测算法的船舶发动机故障检测数学模型、基于异常子序列的船舶发动机故障检测数学模型进行对比实验,实验结果证明该模型的故障检测速率最高,说明该模型更适用于船舶发动机的故障检测。