船体梁刚度对波激振动影响的比较研究

  目的  针对大型船舶波激振动效应下的疲劳损伤问题进行研究。  方法  通过船模试验方法,比较两代400 000 DWT超大型矿砂船（VLOC）疲劳损伤的试验结果,分析船体梁波激振动效应下海况与疲劳的关系。通过递推方法,研究系列模型下的典型海况影响。  结果  结果表明,波激振动对疲劳的放大效应与有义波高和遭遇周期存在趋势关系。通过归纳递推方法,提出“主导海况”的概念,对疲劳损伤放大因子公式进行了修正;波激振动程度随海况的变化明显,波激载荷对疲劳损伤的放大效果随遭遇频率和有义波高的减小而增大。  结论  以“主导海况”代替多典型海况,可以在较短时间内获取相对准确的疲劳损伤放大因子,这在船舶设计初期具有指导意义。     

超大型油船波激振动研究

本文论述了超大型油船发生波激振动的机理、波激振动的实船测量及船模试验，波激振动理论预报方法，探讨了它对超大型油船总纵强度及疲劳寿命的影响。     

超大型油船波激振动研究

本文论述了超大型船发生波激振动的机理及其实船测量和船模试验以及理论预报方法，还探讨了波激振动对超大型油船总纵强度及疲劳寿命的影响。     

基于CEEMD-参数优化Morlet小波变换的柴油机振动信号冲击特征提取方法

针对船舶柴油机振动产生的非平稳信号,提出一种基于完备的总体平均经验模态分解（complementary ensemble empirical mode decomposition, CEEMD）与参数优化Morlet小波分析相结合的振动信号特征提取方法。利用CEEMD方法对振动信号进行分解,在分解出的各种分量中,去掉无用的周期成分分量,保留含有冲击特征的分量,然后结合参数优化Morlet小波分析方法,根据Morlet小波与冲击信号的相似性,将冲击成分提取出来。通过仿真信号以及柴油机振动信号的应用分析验证了该方法对柴油机振动信号冲击特征提取的有效性。     

船舶波激振动研究进展

随着船舶大型化的发展,高强度钢的大量使用,对于船舶长度超过300m以上的大型船舶来说,波激振动现象逐渐突出。波激振动是一种高频谐振,它对船体结构的疲劳寿命产生重大影响。文章从理论预报、模型试验和实船测试三个方面对船舶的波激振动现象进行综合性的阐述,并提出当今船舶波激振动领域的研究展望。     

船体梁刚度对波激振动影响的比较研究

船舶大型化发展的趋势使得其尺度越来越大,而结构轻量化设计的需求则使高强度钢被大量应用于其结构设计之中,相对于传统的小尺度船舶,相对刚度的下降使得船体梁变得越来越“软”,这将导致大型船舶在波浪中航行时船体结构波激振动特性发生变化。采用模型试验和理论预报的方法,研究某大型工程船在不同船体梁刚度下的低频和高频垂向波浪载荷响应。分段试验模型采用2种横剖面惯性矩的钢质梁,用以分别模拟船舶横剖面原始的和变化后的刚度。采用三维水弹性理论对该船在波浪中的响应进行预报,并与模型试验结果进行比较。结果显示：小刚度的船体梁更易在波浪中发生波激振动;频繁的波激振动将导致结构发生严重的疲劳损伤问题。这种刚度变化对船体梁波激振动的影响规律表明,有必要将刚度作为大型船舶结构优化设计的重要参数之一。     

超大型船舶砰击颤振与波激振动研究进展

砰击颤振对船体结构响应会产生重要影响,波激振动对船舶结构的疲劳寿命会构成严重的威胁。超大型船舶的研发设计必须计及砰击颤振与波激振动对船体结构强度的影响。本文对超大型船舶砰击颤振与波激振动的试验和理论研究进展进行梳理,从波浪载荷、砰击颤振、波激振动三方面入手,总结国内外的研究成果,并提出该领域未来的研究方向。     

超大型 VLCC 波激振动和砰击振动模型试验研究

船舶的波激振动和砰击振动对船舶结构的安全性有较大影响。文章以一艘超大型 VLCC 为研究对象,通过变截面梁分段模型试验方法对船舶在规则波和不规则波中波激振动和砰击振动响应进行了比较分析,介绍了船模波浪载荷试验中模型的设计原则,通过静水试验得到了船体梁垂向振动频率特性、振动阻尼和静水兴波弯矩等参数,通过规则波和不规则波试验分析了波高、波浪周期和装载状态等因素对波激振动和砰击振动的影响。该文的研究结果对大型船舶的结构设计具有一定的指导意义。     

考虑波激振动的超大型船舶疲劳损伤计算

超大型船舶由于相对刚度较低,导致波激振动现象明显。常规的准静态谱分析法未考虑船体的弹性特征及与水动力载荷的耦合效应,无法求解考虑波激振动下的船舶疲劳损伤问题。针对上述问题,以应力模态叠加法为基础,来解决考虑波激振动影响时的船体疲劳强度评估问题,并以某超大型矿砂船为例进行疲劳计算,将结果与准静态谱分析法的结果进行对比分析。结果表明：计及波激振动效应,疲劳应力响应在高频段出现双峰甚至多峰现象,峰值点出现在遭遇频率接近船体固有频率时。波激振动效应使船体结构疲劳寿命大大降低,对于北大西洋海况,船舶在压载工况下的波激振动效应相较满载工况更明显。此方法对解决考虑波激振动下的船舶疲劳评估问题具有一定的参考意义。     

6750箱集装箱船非线性波激振动和颤振响应分析

本文采用三维时域非线性水弹性方法分析了一艘6750箱集装箱船的水弹性响应以及运动和垂向弯矩特征。通过考虑入射波力、静水恢复力、砰击效应的非线性,研究了在恶劣海况下船体的非线性运动和垂向弯矩响应,同时分析了波激振动及颤振对垂向弯矩的影响。数值计算结果表明:(1)非线性入射波力对运动的影响较小,但是对垂向弯矩的影响较大,使得其有明显的倍频成分,同时中垂弯矩显著大于中拱弯矩。另外,非线性入射波力也引起了明显的非线性波激振动;(2)非线性静水恢复力对运动和载荷的影响均较大,但是没有引起明显的非线性响应。非线性计算的垂荡响应小于线性结果,而纵摇和垂向弯矩响应大于线性结果;(3)砰击效应对运动的影响较小,但对垂向弯矩的影响较大,砰击效应引起了显著的船体弹性高频振动,增大了载荷幅值,但是其引起的合成中垂和中拱幅值相差不大;(4)非线性水动力的作用主要引起垂向弯矩的倍频响应,包括倍频可能引起的二节点垂向弯矩弹性共振,而砰击效应主要引起船体二节点垂向弯矩共振;(5)本文的非线性水弹性响应计算结果与Kim给出的数值计算结果吻合很好。     

小波变换在舰船图像尺寸测量方法中的应用

分析小波阈值降噪和基于小波图像分割技术在舰船图像尺寸测量中的应用,在小波阈值降噪阶段,利用高斯小波对图像进行4层分解,逐层去除噪声的小幅值小波系数,达到去噪目的;在图像分割阶段,首先利用灰度直方图以及本文提出的像素邻域差值直方图构建二维直方图,然后对其进行最优一维投影;最后利用Haar小波对最优一维投影进行分解,求取图像最佳分割阈值。本文用提出的算法对舰船的主轴长度、主轴垂直方向长度、舰船面积以及周长4个尺度量进行测量。实验结果表明,小波变换在图像降噪和分割方面有诸多优势,而降噪和分割又是舰船尺寸测量的必须步骤,因此小波变换将在舰船图像尺寸测量中发挥越来越重要的作用。     

小波变换在风浪研究中的应用

基于小波理论,将实测波高与压力资料减去平均值作为修正后的资料,经小波变换所得系数再将它平方,可以得出能量密度在时间域和频率域上的三维分布特性。将三维分布图对时间积分后,再除以总延时,可以得到波浪与压力在频率上的平均能量,即传统傅立叶变换所得之波谱,对时间积分,可得各瞬间波浪与压力总能量。通过应用认为小波分析在波浪研究上有广阔的应用前景。     

基于小波变换和分形理论的舰船损伤识别

研究舰船的损伤识别对于保障船舶在海面上安全航行具有重要意义。本文提出基于小波变换和分形理论的舰船损伤识别算法,充分考虑小波变换的多尺度细化特性,对获取到的舰船图像进行小波变换和分形计算。通过实验验证了该算法的区分度好,差异性大,可靠性强,有利于利用神经网络进行损失识别。     

An approach to estimating the hull girder response of a ship due to springing

This article describes an estimation method for the hull girder response of a ship due to springing. The linear and nonlinear springing effects on the hull girder are evaluated. Previous studies on the springing response focused mainly on the symmetric response, or vertical response. In this article, however, the springing analysis is extended to asymmetric responses, or horizontal and torsional responses. The Timoshenko beam model was used to calculate the hull girder response and the quadratic strip method was employed to calculate hydrodynamic forces and moments on the hull. To remove irregular frequencies, a rigid lid was adopted on the hull free surface level and hydrodynamic coefficients were interpolated for asymptotic values. Applications to two ships for the symmetric and asymmetric responses were carried out and the effect of springing responses is also discussed.     

动态刚度阵法在船体总振动计算中的应用

采用动态刚度阵法计算船体总振动的固有频率.该方法不但能简化计算模型,而且能获得较高精度的高阶固有频率.首先通过直接求解等直Timoshenko梁单元的运动微分方程,导出考虑剪切变形和转动惯量影响的平面梁单元动态刚度阵的解析表达形式;其次采用Wittrick-Williams算法结合二分法求解特征值;最后采用本方法计算299 500DWT超大型油船船体总振动的固有频率,并分别与一维梁有限元法和三维全船有限元法计算结果以及实测值进行比较,验证了方法的精确性和有效性.     

一种船体及周围自由面的网格自动生成方法

船体湿表面及船体周围的自由面网格自动生成技术是采用Rankine源方法进行水动力分析的基础.文中使用累加弧长三次参数样条函数生成船体湿表面网格,使用无限插值的方法生成自由面网格,运用拉伸变换确定自由面网格外边界上的结点分布以控制自由面面元的疏密.使用该方法生成的网格进行了水动力分析,计算结果表明该方法准确灵活,可以满足使用Rankine源方法对船舶进行水动力分析的需要.     

基于Morlet小波的船舶机舱监控系统研究

当船舶机舱设备异常或故障时,传感器采集到的数据序列中往往存在着突变信号,通过分析这些突变信号可对设备的运行状况进行有效预警。本文将Morlet小波应用于机舱数据分析中,能够准确识别异常数据中的突变信号,并运用Mann-kendall检验法提取其突变点。建立了预警分析处理模型,结合实际机舱样本数据验证了预警实现的可行性,结果表明基于Morlet小波的船舶机舱监控系统提取的突变点精确、可靠,预警精度高。     

大型集装箱船快速波激响应分析

大型船舶的水弹性分析,对于船舶结构设计尤为重要。论文以某万箱级集装箱船为目标船型,采用三维结构分析与二维耐波性相结合的混合水弹性预报方法,进行快速波激振动响应分析。数值模拟采用MSC. Patran&Nastran有限元方法进行模态分析和基于MFS算法的STF切片法进行耐波性计算,并分别利用Bernoulli梁的解析解和HydroSTAR软件进行模型验证,最后基于模态叠加原理进行频域的波激响应预报。数值结果表明:该混合数值方法简化了网格划分耗时、提高了计算效率、满足了工程计算精度,具有较好的工程实用价值。     

用Morlet小波变换研究舰船横摇垂荡耦合特性

本文探索了用小波变换方法对舰船横摇垂荡非线性耦合动力学特性的研究.对于考虑与垂荡二次耦合的舰船横摇方程,用Morlet小波变换分析其摇摆响应动力学特性,研究分析了船舶在几种典型波浪中的状况:稳定区域中的横摇回复和稳态横摇;非稳定区域的横摇发散;以及混沌现象.研究表明,通过小波变换所特有的时频窗,对横摇响应小波变换系数的模和相等信息进行分析,可以获得船舶横摇-垂荡耦合非线性动力学幅值和频率的各种典型特征.