有限元方法在船舶与海洋结构物领域中的应用与进展

本文主要内容分为两大部分：第一部分讲述了当前船舶与海洋结构物领域中发展得比较成熟的有限元技术的相关应用；第二部分则是对船舶与海洋结构物领域中有限元技术应用的新发展以及发展趋势作一定程度的展望。     

船舶和海洋结构物建造中的计算焊接力学进展

针对薄板结构的失稳现象,基于固有变形理论和弹性有限元分析,预测其焊接失稳变形分布、失稳变形模态及对应临界失稳条件;针对海洋平台中厚板的多层多道焊问题,热弹塑性有限元分析需要消耗大量的计算机资源以及计算时间,且计算精度不易确保,这就需要应用更先进的数值分析方法进行研究,若得到焊接残余应力的精确分析结果,则可用于焊接接头和结构的强度、断裂等性能的评估。总结当前轻量化造船中薄板结构的焊接失稳变形,以及海洋平台用大厚板结构多层多道焊的残余应力等计算焊接力学的进展,并归纳了影响焊接接头力学性能的因素。     

船舶与海洋结构物设计中的关键技术之一--船舶振动

该文主要论及了船舶与海洋结构物的结构设计中关键技术－船舶振动。在基本理论概述、船舶振动的内容和方法、研究进展及亟待解决的问题等内容作了全面的论述。该文以通俗易懂的语句,描述了该学科20世纪进展的回顾和总结,包括国内外的进展及提出了亟需加强研究问题,并对该学科21世纪的发展趋势进行了一定预测。文章为高层次领导的管理与决策提供了必要的咨询;为有志献身于船舶与海洋结构物的结构设计工作者提供了较为宝贵资料。因此,它对管理工作人员和科技工作者有较重要的参考意义。     

老龄化船舶与海洋结构物机械性损伤研究进展

船舶与海洋结构物在服役期内会承受如结构腐蚀,疲劳裂纹以及机械性损伤等与役龄相关的结构退化与损伤,并会诱发一系列安全性、健康性以及经济风险性的问题.实际上,已有报道表明这些与役龄有关的结构退化与损伤经常会引起船舶与海洋结构物的灾难性事故.因此,为了发展更有效可行的方法来加强技术管理以控制这些结构退化和损伤,降低结构老龄化所带来的损失,开发先进的技术以及开展相应的科研工作极为重要.结构的机械性损伤与结构腐蚀和疲劳损伤相比所受关注的程度要小得多,但结构机械性损伤在一些情况下也是诱发结构失效的主导因素.文章针对老龄化船舶与和海洋结构物的机械性损伤同题,总结了包括结构磨损、撕裂,凹陷,接触性损伤和事故性损伤的当前研究现状和研究进展,给出了有关机械性损伤的预报、减轻和防止的方法,并对未来的研究与发展方向给出了建议.     

冰区船舶操纵

本文详细分析了船舶在冰区航行时靠离码头，冰流中锚泊，冰中救助等冰区船舶操纵特殊情况，并总结经验。其对船舶在冰区安全航行具有很好指导意义。     

船舶与海洋结构物设计中的关键技术之一(结构强度)

该文主要论及了船舶与海洋结构物的设计中关键技术－结构强度。在基本理论概述、船舶结构强度分类,波浪载荷预报、结构分析技术、结构强度安全性的衡准、疲劳强度、可靠性分析及结构强度研究的展望等内容作了全面的论述,文章以通欲易懂的语句,描述了该学科20世纪进展的回顾和总结,包括国内外的进展及提出了亟待加强研究问题,并对该学科在21世纪的发展趋势进行了一定预测。     

复合材料在海洋船舶中的应用

首先给出了复合材料的定义,然后分析了船用复合材料的优势,最后阐述了复合材料在海洋船舶中的应用,并探讨我国船用复合材料发展存在的问题及发展趋势。     

船舶与海洋结构物数字化设计与环境教学研究与实践

为了使学生较好地掌握、了解先进研制技术--船舶数字化设计的技术内容,介绍了数字化设计与环境这门研究生课程中的数字化认知手段,分析了学生数字化学习的要素,构建船舶设计数字化学习的集成环境,对课程中的实践教学和创新型自选课题进行初步探讨.     

船舶和海洋结构物用新高强度钢

早在六十年代初,高强度钢就在船体结构中使用,但应用不多,仅在大型船舶的上甲板部位部分地采用。第二次石油危机后,为了节约能源,减轻船体重量成了提高船舶经济性的重要途径之一,高强度     

极地、冰区船舶

正随着科学技术的不断进步,南北两极科考事业深度扩展,北极航道商业化进程进一步加快,极地地区的经济、军事和政治等战略地位凸显,成为世界各国关注的焦点。2018年1月,国务院新闻办发布的《中国的北极政策》白皮书中指出,中国是北极事务的重要利益攸关方,在地缘上是近北极国家,北极的自然状况及其变化对中国的气候系统和生态环境有着直接影响,进而关系到中国在农业、林业、渔业和海洋等领域的经济利益。极地地区是我国经略海洋的关键区域,     

冰区船舶操纵探析

针对渤海湾和辽东半岛沿岸冬季的积冰特点分析了船舶在冰区航行所面临的若干问题，指出了船舶在冰区航行时的操纵要点，同时结合在该海域冰区船舶操纵实例详述了冰区操纵的具体方法和注意事项。     

冰区的船舶模型试验

涉及冰区船舶模型试验的技术发展水平时,不仅要对船舶模型和冰层厚度进行测量,还要考虑冰层的其它因素,比如冰层抗撞击程度(弯曲度或者抗碎强度),断裂韧度,弹性模数,以及人们关注的其它问题.     

船舶穿越白令海峡与冰区航行

本文结合“埃德蒙顿”轮在白令海冰困遇难的教训，建议船舶谨慎进入白令海峡，同时对穿越白令海峡的船舶应作的准备、冰中航行的方法以及冰困后的救助措施进行了论述，希望对提高船舶穿越白令海峡的安全有所帮助。     

航行于碎冰区船舶冰阻力与冰响应探析

[目的]为了分析冰区航行船舶与碎冰之间的相互作用,[方法]运用离散元模型结合欧拉多相流,对船舶在碎冰区域航行时船体与碎冰之间的相互作用关系进行探索。计算不同航速、不同碎冰密集度下船体的受力情况,并对冰船接触冰时的运动响应进行分析,从直观上解释碎冰阻力的变化原因,以及桨前来冰的运动情况。[结果]得出船体所受冰阻力主要是由碎冰与船体表面的摩擦和碰撞产生,并随航速的增大而增大,但当航速增大到一定值后,碎冰阻力不再增加,甚至还有减小的趋势。[结论]研究的工作可为冰区船型优化及其螺旋桨设计提供理论支撑。     

脆性冰与加筋板接触的近场动力学模拟

文章应用了一种被称为近场动力学的无网格方法来模拟层冰与加强板的接触过程。介绍了键型近场动力学的基本理论和数值方法。为了描述物体连续或不连续区域,近场动力学采用了统一空间积分—时间微分方程。短程排斥力用来描述属于不同物体内的物质点之间的相互作用力。考虑到冰的拉伸压缩强度的不同,数值模型中采用了一种弹脆性的本构模型。通过将近场动力学模拟结果与实验对比来确定应用近场动力学方法模拟冰—结构相互作用的可行性与准确性。数值模拟的冰力与冰载荷分布与实验数据和船舶设计假定一致。     

冰区航行船舶冰阻力数值研究进展

冰阻力是影响船舶在冰区航行性能的关键因素。当前主要的冰阻力研究方法有经验公式法、模型/实船试验法和数值模拟方法。数值模拟方式能够对船舶破冰的全过程进行快速模拟,且模拟成本低,参数易于控制 、结果较为准确,是一种比较适宜的冰阻力预报方法。随着计算技术的进步,各种数值模拟方法层出不穷,其中包括基于网格单元的有限元模型,基于无网格方法的离散元模型、SPH法、近场动力学模型等;近年来,网格模型与无网格模型的耦合方法也逐渐发展起来。文章简要梳理了冰区航行船舶冰阻力数值研究的进展,并基于研究现状提出尚需进一步解决的问题,意在为进一步提高冰阻力数值模拟精度提供参考。     

冰区航行船舶冰载荷研究进展综述

文章对冰载荷预报技术进行了研究与评估。给出了冰载荷的描述、定义,对预报方法进行了分类,并讨论了预报技术中的困难与难点。综述了理论预报方法和数值模拟技术,并分析了这些理论和方法的特点。指出这些预报方法的优点与缺点,并对今后的研究与开发工作给出了几点建议。     

基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真

对海洋结构物撞冰行为和冰载荷特性进行研究.基于ABAQUS通用有限元软件平台开发理想弹塑性冰材料VUMAT用户子程序;根据Tsai-Wu屈服准则和经验失效准则,采用完全隐式向后欧拉回映算法实现冰材料应力和应变的更新,并通过单个单元的压缩和拉伸试验验证该子程序的可行性.采用已开发的冰材料VUMAT子程序模拟刚性直立圆柱结构以不同速度撞击平整冰排,研究海冰的损伤过程,并分析碰撞速度对结构物承受冰载荷的影响.模拟刚性勺型破冰艏冲撞式破冰场景,并研究冰层厚度对冰载荷的影响.     

新能源在船舶上的应用进展及展望

在阐述风能、太阳能、核能、生物质能和海洋能在船舶上的应用形式的基础上,对这些能源在船舶上的应用进展进行综述,并对这些新能源和清洁能源在船舶上的应用趋势进行展望,以期对船舶的节能减排工作的开展提供指导作用.