超大型浮体结构在规则波中的水弹性响应理论研究

介绍颇具先进性和强大处理功能的三维水弹性计算程序，它能开展近似于实际复杂海域环境下的不同类型的超大型浮体结构(VLFS)水弹性响应分析。为了阐明它的功能，进行了两个试算。首先计算了刚性和重量变化下的不对称超大浮体，然后进行了不同水深时的分析处理。通过与Utsunomiya的相应水弹性响应分析的比较，证实了它的适用性。最后还对实际超大浮体模型，进行了计及防浪堤影响下的1000m级超大浮体第二段模型的模拟计算，获得了合理的水动力性能。另一个试算是对长4770m、最宽处达2055m的东京湾机场模型的模拟计算。模拟结果显示了VLFS的特有水弹性性能，其结果与相似的超大矩形板极为吻合，从而证实了该程序的实际应用计算的可行性。由此证明了该程序对于大范围真实的VLFS的适用性。结论是：本文所提供的三维水弹性响应程序，不失为以实际超大型浮体结构为对象的一个强有力的应用设计工具。     

弹性钢索中纵波与弯折波的耦合作用研究

针对目前研究弹性钢索中应力波传播规律时忽略纵波与弯折波相互作用影响的问题,文章从理论研究的角度介绍了纵波与弯折波相互耦合作用的机理和计算方法,并采用该方法进行了弹性钢索四次冲击应力的分析计算。结果显示,计算结果与文献中试验观察现象一致,从而验证了该计算方法的有效性。     

基于弹性波理论的深水吊缆非线性运动研究

针对深水吊缆非线性运动特性,基于弹性波理论建立了吊缆的动态模型,推导出吊缆的非线性运动方程,采用有限差分方法进行求解,与文献的试验值比较,结果吻合较好,验证了求解方法的准确性和可靠性;以谐波运动作为初始激励,计算不同水深时的吊载垂向运动响应并进行频谱分析,结果表明吊载的垂向运动响应时历为明显的非线性运动;同时给出了缆长4 500 m和3 000 m吊载处的垂向位移的计算结果,发现随着激励周期增加,3 000 m时吊载处的垂向位移幅值要大于4 500 m,且相差程度越来越大。     

基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究

本文建立了连续轴模型中沿轴向传播的扭振弹性波的波动方程组,结合方程组的初始条件和边界条件及波动方程解的行波表达式,导出了各轴段扭转弹性波传播的解析表达式,利用数值迭代方法可求解;利用弹性波分析理论对船舶柴油机推进轴系的连续模型进行了扭振响应计算的研究,在激励力上可同时计及各谐次的综合作用,可精确计算共振及非共振工况的强迫振动响应,使计算过程与扭振实测分析过程完全对应.研究中,对某船舶柴油机推进轴系的扭转振动振形和轴系扭振响应进行了计算,获得了较好的效果.     

船舶主推进轴系纵向振动的弹性波解析研究

以采用直接传动形式的船舶主推进轴系为研究对象,将其模化为多级阶梯轴连续弹性体模型。基于纵向弹性波理论,由相邻均匀轴段之间的力和位移连续条件推导各均匀轴段纵向振动波幅系数的传递关系,结合边界条件对主推进轴系的纵向振动进行分析。以文献中讨论的一个舰船推进轴系作为验算实例,理论计算值与实测值吻合较好。在此基础上,推导了主推进轴系纵向振动无量纲频率方程,并讨论相关参数对其第1阶固有频率值的影响。研究结果可为主推进轴系的动态设计提供参考。     

不规则波和流下的重力式网箱水弹性响应研究

文章对重力式网箱在不规则波和流作用下的水弹性响应分析进行了研究,通过有限元方法建立实尺度网箱模型并对网箱的运动和变形进行了分析。在数值模型中,通过非线性弹簧单元和Truss单元来模拟锚链和渔网结构,通过若干耦合的梁按照"浮力分配法"来计算浮圈的瞬时浮力。基于这个计算模型,文中充分研究了当网箱处于波流载荷下,浮圈的各阶弹性体模态所占权重。结果显示,当有义波高增大时,在垂直方向上会激发出更多的浮圈弹性体模态,而流则主要影响水平方向上的刚体模态。     

明基床上开孔沉箱规则波反射系数的试验研究

籍助波浪断面物理模型试验,系统研究了明基床上开孔沉箱在规则波作用下的波浪反射系数与相对基床高度、消浪室相对宽度、相对水深、相对波陡和前墙开孔率等相关影响因素之间的关系,利用多元回归方法,给出了明基床上开孔沉箱反射系数的计算关系式,研究表明消浪室相对宽度bc/L=0.181、相对基床高度hm/L=0.102时明基床开孔沉箱反射系数kr有最小值消浪效果最佳,试验成果对深入探讨开孔沉箱的消浪机理和工程设计及应用具有重要意义。     

基于模型试验与三维水弹性理论的船舶波激振动响应研究

船体波激振动使得船体结构中产生高频、持续和具有一定幅值的振动应力,可能引起结构发生严重的疲劳损伤,因而对船舶结构的安全性带来严峻的挑战。文章以一艘大型LNG船为研究对象,采用三维线性水弹性理论与水池模型试验方法对船舶波激振动响应进行了比较分析,研究了规则波与不规则波中的波激振动特性。改变该LNG船的刚度,并保持船型、重量分布等其它主船体特征不变,在模型试验和理论计算中探讨了刚度对波激振动的影响。通过两种刚度船体梁的模型试验与理论计算结果的比较分析,给出了波浪周期和船体刚度的变化对波激振动影响的几点结论。     

明基床上开孔沉箱不规则波水平力试验研究

通过不规则波作用下明基床上开孔沉箱的波浪力物模试验,并综合考虑消浪室相对宽度、相对基床高度、波陡、相对水深、开孔率等影响因素,采用多元回归的方法,拟合给出开孔沉箱所受波浪总垂直力极值时刻对应的总水平力的计算关系式。经对比分析,计算值与试验值吻合良好。     

畸形波作用下的浮式结构水弹性响应分析

本文基于时域下CFD-FEM方法,在三维粘性数值水池中建立畸形波浪与弹性浮体相互作用的耦合数值模型。基于JONSWAP波浪谱的组合聚焦模型,采用推板造波方法,模拟数值水池中畸形波波浪的生成。流场区域采用CFD方法求解,得到流场中的速度场与压力场的变化;浮体结构采用FEM方法进行计算,获得结构内各节点的垂向位移变化情况,数值方法可以准确地模拟所期望的畸形波以及分析弹性浮板的水弹性响应。计算结果表明,聚焦波的浪向、聚焦位置和频带宽度对浮板的水弹性响应均有较大影响。     

坐落于弹性地基上的船台底板的受力分析

结合实际工程介绍求解弹性地基上船台底板受力的近似理论方法;采用有限元软件ANSYS模拟液压小车的移动荷载作用于船台底板的情况,利用参数化编程进行工况组合,一次性求得船台底板的内力包络图与变形图;分析板厚和同时行进小车数量的不同对船台底板内力变化的影响,可供类似工程参考.     

人工挖孔桩工程孔内基岩爆破设计和施工简介

人工挖孔是桩基尤其是嵌岩桩施工中经常采用的方法,但微风化岩层人工开挖难度较大,施工中须对基岩进行爆破。通过对广东某高速公路A02合同段人工挖孔桩工程爆破方案的设计,提供了挖孔桩孔内基岩爆破的一般设计思路及方法。     

纵向位移波穿过微极流体中微极弹性板的传播特性研究

基于微极流体理论和微极固体弹性理论,研究了纵向位移波通过微极流体中微极弹性板时的纵向位移波、耦合波一和耦合波二等三种微极弹性波的反射和透射特性。理论分析和数值计算结果表明:在一般情况下,各种反射和透射波的振幅比是入射波的入射角、频率和介质材料特性的函数;正入射时只有纵向位移波穿过固体板,而不存在其它波的传播;掠入射时仅有入射波沿界面传播而无反射、折射和透射现象发生。文章同时还讨论了反射、折射和透射系数随入射角的变化规律。     

重力式码头倾斜基岩面的施工处理

为使预制构件底面与基床接触良好和利于构件安装,抛石基床均须进行夯实和整平,对于岩石地基也可根据结构形式直接在岩面上浇筑砼或表面处理后安装、砌筑预制块体。特别对于较陡基岩坡面,若不经施工处理而直接在岩面上设置基床,则在接触面有可能产生滑动,从而造成码头结构破坏。     

船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性

研究了船舶阻抗失配基座对平面弯曲波传递的阻抑特性.基于波动理论,根据不均质结构中波型转换、阻抗特性,推导并给出了振动波入射不同连接形式的船舶基座结构的透声系数及隔声量公式,归纳了隔振性能随基座板架厚度比及频率变化规律,讨论了基座连接结构处板架固定方式对隔振性能的影响.在理论分析基础上,构造含阻振质量的阻抗失配基座.数值结果表明阻抗失配基座显著增大了基座的输入机械阻抗,加剧了振动波在船体板架中的波形转换、散射和反射,显著提高了舰船基座结构的隔振效果.     

弧形防浪墙的模型试验

通过物理模型试验,测量不同底高程条件下防浪墙顶部的越浪量、迎浪面及底面上的波浪压强和防浪墙的整体稳定性。对测量数据进行分析后的结果表明:在相同的波浪要素和水位条件下,防浪墙底面高程的差别将直接影响到迎浪面和底面上波浪压强的大小以及防浪墙的整体稳定性等。最后,根据模型试验结果,给出有助于弧形防浪墙设计的一些建议。     

黄骅港淤泥动力特性的三轴试验研究

针对波浪作用的具体特点,对黄骅港海床表层淤泥进行了动模量、动变形及动强度试验。给出了该淤泥的动模量和阻尼比随固结压力和动剪应变的变化关系。通过分析该淤泥的动强度曲线发现,对于一定的固结压力对应于长振次(>1 000)的破坏动剪应力差别很小,可能存在一个门槛动剪应力,在该应力下即使长振次振动也不会发生破坏。该淤泥在波浪作用下的固结不排水剪切动强度约为静固结不排水强度的50%。     

软弱地层钢管桩嵌岩深度及侧阻力特性

对于软弱岩层中的打入桩,目前尚无公认的方法评估桩侧阻力.针对巴拿马Amador邮轮码头航站楼嵌岩钢管桩基础,开展了9组桩基动力测试,采用波动方程分析方法获取桩侧阻力.研究了地层中桩侧阻力分布规律、岩层中桩侧阻力与单轴抗压强度的关系.得出如下结论:1)侧阻力分布曲线均呈抛物线形式,可以明显区分出软黏土、粉质砂土、强风化岩...     

弹性管阻抗测量标准样件的设计研究

本文通过阻抗测试平台对试件阻抗限值的要求,以及弹性管标准样件机械阻抗和声阻抗的解析表达式及相关因素对阻抗影响的参数化研究,提出了标准样件具体设计的建议.所给出的计算公式和结果可作为实际阻抗测量的比较依据.     

畸形波特性研究

基于不同的实测资料,对畸形波的定义做了进一步的深化,解决了一些畸形波定义中困惑的问题。通过对北海实测波形资料的参数化,对畸形波的波形特征做了相应的分析和研究,并分析了畸形波对建筑物的作用,认识了畸形波在对建筑物作用时的破坏性所在,通过对南印度洋强风资料的分析,得出了适宜的风速有助于促进畸形波形成的结论。