面内流固冲击载荷下加筋板的动力响应

船舶在恶劣的海况下航行时，船舶结构遭到剧烈的波浪砰击作用，这种冲击载荷可能使船体结构发生屈曲而造成舰船结构总体承载能力的丧失，导致灾难性的后果。加筋板结构作为船舶结构的基本结构之一，研究其动力特性显得尤为重要。基于离散加筋板模型，对具有弹性约束边界的初缺陷矩形加筋板在面内流固冲击载荷下的动力响应问题进行了理论研究。取样条函数作为挠度试函数，运用加权残值法求得初缺陷加筋板动力响应的控制方程，采用四阶Runge—Kutta法求解该方程，并用Fortran语言编制了相应的计算程序。构造的B样条函数能适应板侧边上的任意弹性转动约束，讨论了初始几何缺陷、冲击载荷持续时间、加强筋及弹性约束的影响。结果表明，它们是影响加筋板动力特性的重要因素。适当增加弹性约束，减小初始几何缺陷及冲击载荷持续时间有利于提高加筋板的承载能力。     

中厚耦合板结构的振动特性分析

基于Mindlin板理论,采用改进傅立叶级数的方法对任意弹性边界条件和耦合条件下的耦合板进行了振动分析。为建立通用的结构模型,在耦合板结构的耦合边上均匀布置六种类型线性约束弹簧模拟耦合条件,在非耦合边上布置五种类型的线性约束弹簧模拟边界条件。耦合板结构的弯曲振动位移函数和面内振动位移函数表示为标准的二维傅立叶余弦级数和辅助级数的线性组合,通过辅助级数的引入,解决了位移导数在边界不连续的问题。利用Hamilton原理建立求解方程,推导出中厚耦合板结构的振动控制方程的矩阵表达式,通过求解矩阵方程可以得到耦合板结构的固有频率和响应。通过数值仿真分析计算,并与有限元结果和实验进行比较,验证了该方法的准确性。     

箱式超大型浮体在不平底部海域中的水弹性响应

采用作者们(2007)提出的函数展开法描述箱式超大型浮体漂浮在不平底部海域中的水弹性响应问题.将速度势沿静水面位置展开,其系数是水平位置的函数.根据速度势满足拉普拉斯方程就可将这些系数简化到只有两个未知函数.海底条件和平板动力学方程或联合的自由面条件可以分别在Ⅰ区和Ⅱ区建立两个方程用于确定这两个未知函数.不同区域的解要在公共界面上进行匹配.在求解水弹性问题时,展开法必须要截断,从原理上来说,保留的项数越多,其解可以适用于更高阶的kh,其中k是波数,h是水深.作为一个例子,文中给出了只保留一项的结果,而这正好是人们所熟悉的浅水方程.     

船舶航向高精度控制的数学模型与分析

原有模型保持船舶最佳航向的能力较差,导致船舶航向数学模型的控制精度降低,为此构建一个全新的船舶航向高精度控制的数学模型。该模型通过建立固定坐标系与动力学坐标系,获取二者之间的转换关系;根据控制方程得出航向模型,通过建立性能准则函数,约束船舶保持最佳航向的近似代价函数,实现高精度控制数学模型的构建。实验结果表明,与原有数学模型相比,此次构建的模型,通过约束船舶航向,规范了船舶航向的最佳位置,实现对船舶航向的高精度控制。     

弹性层阻尼对SANDWICH梁弯曲共振法测量结果影响分析(英文)

经典SANDWICH梁弯曲共振法测量理论由于忽略了SANDWICH试件弹性层阻尼的影响,给阻尼材料动态力学参数测量结果引入了误差。该文首先基于约束阻尼结构弯曲共振模型,推导了考虑弹性层阻尼影响的SANDWICH 梁弯曲共振法测量方程;然后分别基于经典方程及改进方程对同一试件的测量数据进行了处理,并通过对结果的比较,分析了由于忽略弹性层阻尼而给测量结果造成的影响。研究表明:忽略弹性层阻尼影响对阻尼材料损耗因子的测量精度影响更显著,并且损耗因子的测量误差对弹性层阻尼的变化也更敏感。忽略弹性层阻尼影响还会导致由无效的测量数据得到看似合理的材料参数测量结果,从而误导阻尼减振降噪结构的设计。文中研究内容为SANDWICH试件弹性层材料的选择及测量结果的评估提供了理论依据, 对提高SANDWICH梁弯曲共振法测量精度及阻尼技术的有效应用具有重要意义。     

弹性层阻尼对SANDWlCH梁弯曲共振法测量结果影响分析

经典SANDWICH梁弯曲共振法测量理论由于忽略了SANDWIICH试件弹性层阻尼的影响,给阻尼材料动态力学参数测量结果引入了误差.该文首先基于约束阻尼结构弯曲共振模型,推导了考虑弹性层阻尼影响的SANDWICH梁弯曲共振法测量方程;然后分别基于经典方程及改进方程对同一试件的测量数据进行了处理,并通过对结果的比较,分析了由于忽略弹性层阻尼而给测量结果造成的影响.研究表明:忽略弹性层阻尼影响对阻尼材料损耗因子的测量精度影响更显著,并且损耗因子的测量误差对弹性层阻尼的变化也更敏感.忽略弹性层阻尼影响还会导致由无效的测量数据得到看似合理的材料参数测量结果,从而误导阻尼减振降噪结构的设计.文中研究内容为SANDWICH试件弹性层材料的选择及测量结果的评估提供了理论依据,对提高SANDWICH梁弯曲共振法测量精度及阻尼技术的有效应用具有重要意义.     

圆形薄板在任意弹性边界条件下的自由振动分析

采用改进的 Fourier-Bessel 级数方法和 Rayleigh-Ritz 法对任意弹性边界条件下的圆形薄板进行自由振动分析。通过将圆板的位移函数表示为 Fourier-Bessel 级数和辅助级数的组合,有效地解决了位移函数在边界处的不连续性问题。最后,应用 Rayleigh-Ritz 法建立了圆板自由振动的矩阵方程,所有振动参数可以通过求解矩阵方程得到。方程特征值对应着圆板振动的固有频率,特征向量对应着圆板振动的振型模态。通过数值仿真计算结果与文献、有限元结果对比,证明了该方法的正确性。     

海上超大型储油船的水弹性频域分析

超大型储油船是海上浮式储油基地的主要组成结构,对其进行水弹性响应分析是保障储油基地安全的一个重要环节,在势流理论的基础上采用特征函数展开法求解流场速度势以及底板水动压力分布,采用一组简单的正弦振型函数,将结构的水弹性响进行模态叠加,然后代入结构水弹性运动方程求解结构的水弹性响应,讨论不同波长对结构水弹性响应的影响。     

弹性平面问题复变方法的基本方程

把弹性力学平面问题的物理量和基本方程全部改写为复数形式,从平衡方程出发引入了复应力函数.利用弹性关系和几何关系,简捷地导出了复位移的表达式.最后由复应力的坐标变换规律给出了应力边界条件的复数形式.     

初始缺陷加筋板的屈曲与后屈曲分析

本文分析了加筋板非线性屈曲与后屈曲，采用离散加筋板模型。考虑初始缺陷的存在，忽略筋截面上的剪切应力，引入板和筋的应力函数，得到加筋板的非线性控制方程，假设挠度和初始缺陷为双级数形式，最后运用迦辽金方法求解。     

粘性流体晃荡与弹性结构的相互耦合作用

提出了处理粘性流体晃荡与弹性结构相互耦合作用的理论及相应数值计算方法.流体运动采用N-S方程描述,控制方程采用有限差分法离散,并由超松弛迭代法求解.液体自由表面通过流体体积法进行重构.为了考虑液舱结构变形对液体晃荡的影响,应用了FAVOR技术.由此建立了描述液体晃荡与结构相互耦合作用的水弹性理论,并由相应的计算方法进行了系列运算,以考察二维液舱不同结构刚度对液体晃荡的影响.计算结果有助于进一步理解此类问题的物理现象.     

船舶管线隔振支座布局优化设计的规范法

国内关于船舶管道隔振支承布局优化设计的标准和方法目前还没有建立,有关优化模型及算法的研究有待开展。借鉴美国ASME B31规范和综合考虑强度、刚度、稳定性、固有频率及振级落差等约束条件,提出了管线系统支座布局优化设计模型及规范设计法。该方法根据ASME B31规范初步确定支座的数量,通过几何优化设计支座的间距。提出迭代优化算法求解这上述问题,获得较优的支座数目与支座间距。通过算例,研究了不同优化目标函数的选择,(如支座造价、管线最大下垂或结构应变能等),对优化结果的影响;证明了有关模型与算法的有效性和实用性。     

船体B样条曲面的数学描述及计算机方法

叙述了三次Ｂ样条曲面的特点、数学描述、船体曲面片的拼接和曲面边界的处理，最后给出船体曲面设计产例，证明所述方法的正确法。     

渗透球壳流固耦合问题的位移及内力解

在弹性薄壳的线性(非线性)理论和流体力学基本方程的基础上,在小雷诺数的情况下应用相容欧拉-拉格朗日法建立了渗透球壳在流体中流固耦合的基本方程及关系式,并通过摄动法求解了渗透球壳在粘性流体中的流函数从而进一步解出其位移及内力解.通过具体算例,给出了壳的位移变形及内力图,并对有关参数进行讨论,绘出相关曲线.得出渗透系数k和流速越大的情况下,壳体位移也就越大,相应的内力也变大;球壳在三个角度处位移为零.文章能为过滤器问题提供指导.     

导管架下水过程的理论计算和模型试验

上海交通大学船舶流体力学研究室新近对导管架下水过程的理论计算和模型试验进行了开发性研究。文中采用直角坐标和Euler角描述导管架和驳船系统的空间状态,将约束方程的二次微分形式与动量(矩)方程联立,建立了下水过程的三维运动方程,用Runge-Kutta法求其数值解。文中选了一个二维运动的侧子进行计算,并与试验结果作了比较,符合程度良好。     

船体曲线曲面的B样条光顺

根据给定的船体型值点，以三次非均匀B样条为光顺函数，采用整体光顺方法，以应变能最小、曲率变化均匀为准则，以控制点为未知量，建立最优化问题的约束方程并求解，实现船体曲线的光顺。根据曲线的相对曲率线图，将优化后的光顺B样条船体曲线与插值B样条曲线、传统最小二乘法逼近曲线进行了比较。构[循规蹈矩本曲面，以UV方向上的单参数曲线族或站线、水线、纵剖线方向的截面曲线族为研究对象，以曲线族的应变能之和最小为准则，进行光顺处理，最后，以NURBS为统一数学表达式，根据光顺后得到的控制点网络，应用双三次非均匀有理B样条得到光顺的船体曲面。     

Study of station and attitude maneuver of submergence rescue vehicle

It is an important control process to operate motion of an submergence rescue vehicle(SRV). Seeing that the motion of the submergence rescue vehicle is special, it is necessary to employ non-linear predictive control system. For this reason, continuous dynamic performance of the system, the logical components and the operative restraints are expressed as the non-linear equations of state with the inequality restraints, and the model principle of hybrid system is introduced. The conclusion shows that it comes true to exactly control position and attitude of the SRV by means of non-linear model predictive control. The test in a model basin has also proved that the above methods are efficient.     

弹性垫形式的水下弹性体发射动力学分析

弹性垫会对水下运载器发射动力学产生影响,文章针对弹性垫形式,利用Lagrange方程推导了新型适配关系下的发射动力学方程,同时考虑了运载器的刚体运动、弹性变形、弹性垫变形与接触对发射过程的影响。利用文中的方法,建立了水下运载器发射动力学模型,对发射过程的载荷进行了求解,研究了弹性垫数量、刚度、位置等参数对运载器弹性振动的影响。结果表明文中方法是有效的,可用于水下运载器发射动力学分析。     

弹性边界刚度对充液圆柱壳耦合频率的影响分析

研究了弹性边界刚度对充液圆柱壳的振动特性影响。基于Flügge理论并考虑流体的影响,根据波动法建立弹性边界条件下充液圆柱壳的耦合振动特征方程,采用一种改进傅里叶级数的计算方法得到弹性边界条件下的轴向波数,将求得的轴向波数代入耦合方程并利用牛顿迭代法求解方程得到耦合频率。通过与两种边界条件下充液圆柱壳的计算结果进行对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。通过算例,分析了在边界约束刚度变化过程中,充液圆柱壳的耦合频率在不同轴向波数、壳体尺寸等因素下的变化规律。     

横倾状态下舰船液舱容量计量修正方法研究

本文介绍了横倾状态下舰船液舱容量计量修正方法的研究。重点阐述了利用三次样条曲线拟合和双圆弧样条函数逼近的液舱容量计量计算和修正方法