船舶肋骨结构厚度近似模型优化

船身结构刚度对船舶航行安全性具有重要影响,为提高某船舶结构刚度,以某船身结构为研究对象,分别建立其三维模型以及有限元模型。通过神经网络算法与结构应力计算模型相结合,对船身钢板厚度进行优化设计。通过迭代计算,船身结构刚度稳定收敛,并且刚度值显著提高。本文采用的神经网络算法与应力计算模型相结合的方法能够有效提高结构刚度,可为工程实践提供参考。     

某船用齿轮结构拓扑优化设计

为提高某船用齿轮结构材料利用率实现其轻量化设计,将拓扑优化技术应用于齿轮结构优化设计。将齿轮截面作为研究对象,将其简化为一平面有限元问题。以齿轮单元密度作为设计变量,最大化齿轮结构刚度为目标函数,轮辐部分优化前后体积比作为约束,对其进行拓扑优化。研究不同轮辐数量、不同体积比情况下齿轮的结构传力路径。结果表明:轮辐部分体积比在0.4~0.6范围时,结构具有较好的刚度,并且加工工艺性优良。本文对于齿轮轮辐部分的拓扑优化结果为实际工程设计提供了指导。     

数值分析模型在船舶环境噪声中的应用

为提高船舶结构噪声特性计算精度,本文根据船舶噪声特性,建立考虑能量泄漏的噪声有限元模型,并将其与流体动力学理论相结合,对船身-水流耦合噪声特性进行数值计算。计算结果表明,船舶噪声对船身掠射角较为敏感,同时海面扰动对船舶噪声的贡献较大,因此在抑制船身结构低频噪声时,应着重考虑海面扰动因素。     

全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。     

基于CFD的船舶船体总阻力预报方法

为了对船体航行阻力大小进行预测,使得设计人员在设计阶段便能够对船身结构进行优化改进,以获得性能优良的船身结构。基于UG建立船身与水流相互作用的几何模型,并借助hypermesh环境对几何模型进行离散化,得到高质量的流体动力学计算网格。将船头前部网格作为入口边界条件,后部以及侧面网格作为出口边界条件,船身对称面网格作为对称边界条件,建立有效的有限元计算模型。采用Fluent求解器对有限元模型进行求解,设定最大迭代步数为100步。通过对求解过程中动力粘度、速度、压力等重要的动力学参数残差收敛情况进行监控,表明整个计算过程收敛,得到的计算结果与实际情况相符合。通过CFD计算,得到了船身周围水压分布情况,根据船身前后方向水压差以及船身截面积,计算得到了船舶航行阻力。     

船身自动清洁技术的研究与实现

船身清洁工作是船只维护中必不可少的环节,通过对船身定期的清洁,可以有效延长船舶的使用寿命,同时也有利于提高航行的安全性。本文主要结合最新的自动化控制技术,设计一种用于船身清洁工作的水下机器人,能够在船舶静止时,主动对船底的脏污附着物进行快速高效的清理,提高船只的维护水平,降低维护成本。文中主要介绍该水下机器人的电路设计原理,并结合多层径向基函数网络,优化船只的船身清洁路径,使之更适应复杂的水下环境。     

环境干扰力作用下船舶操纵运动仿真数学模型研究

为研究外界干扰因素对船身运动的影响,本文假设船舶航行环境中是小幅度波浪,船身摆动不是剧烈晃动。水流载荷采用切片理论进行计算,船身为一细长结构。以此为基础,建立基于船身局部坐标系的船体运动微分方程,并将其投射至全局坐标系。基于Matlab的Simulink工具对船舶运动微分方程进行计算,结果与现有文献结果较为一致,本文建立模型能够较好地反映外界干扰对船体运动的影响规律。     

基于有限元分析的船舶制造结构设计仿真

船舶的结构设计直接影响到船舶的强度、刚度、稳定性等性能指标。传统的船舶结构设计方法主要依赖于经验和试验,存在着设计周期长、成本高、效率低等问题,而基于有限元分析的船舶结构设计方法可以通过数值模拟和优化算法来实现结构设计的自动化和优化,提高设计效率和设计质量。本文从船舶结构的极限强度理论和疲劳强度理论分别进行分析,并基于有限元软件进行船舶制造结构的设计仿真。     

基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测

由于基于无人机的锈蚀检测技术具有船身锈蚀检测范围小的缺陷,为了扩大船身锈蚀的检测范围,提出了基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测。在检测船身锈蚀之前,采用视觉技术对锈蚀图像去噪并归一化处理,得到船舶船身锈蚀的预处理流程,完成船舶船身锈蚀的预处理;在视觉技术的基础上,通过船舶船身锈蚀的产生机理,得到锈蚀检测算法设计流程,完成锈蚀检测算法的设计;最后通过采用视觉技术检测船舶船身锈蚀的基本步骤,实现了基于视觉技术的船舶船身锈蚀检测。实验结果表明,基于视觉技术的锈蚀检测技术相比于基于无人机的锈蚀检测技术,船身锈蚀的检测范围更大。     

小波处理在船用导航传感器信号干扰分析中的应用研究

为了分离船舶噪声干扰信号、监测船舶工作状态以提高其航行安全性,本文基于声学有限元方法建立船身-水流耦合模型,得到船身-水流耦合面噪声传递函数。采用小波变换理论对船身噪声干扰信号进行变换分离,得到船身正常工作时的噪声频谱。     

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。     

基于形貌优化的某船用油柜结构优化设计

由于油柜结构设计不合理,经常会出现结构疲劳断裂、剪切破坏现象,给船舶航行带来了巨大的安全挑战。为改善油柜结构抗疲劳能力,本文基于HYPERMESH软件建立油柜结构的有限元模型,并对该结构进行模态分析,为形貌优化选择合适的目标函数。形貌优化以节点位移作为设计变量,以结构前两阶固有频率作为目标函数,使之最大化,来提高结构刚度。优化结果表明:油柜第1阶固有频率值提高102%;第2阶固有频率提高99%。优化得出的压延筋形状类似于"O"型,适合于冲压工艺进行加工,可以有效提高油柜结构刚度,降低疲劳破坏几率。     

船舶碰撞外部动力学数值模拟研究

为提高船舶结构碰撞动力学计算精度,本文首先建立船舶结构碰撞动力学模型,并对材料应变过程进行详细的受力分析。建立精确的用于描述材料塑性流动应变模型。基于Matlab软件对船舶碰撞外部动力学过程进行数值计算,得出结构碰撞载荷及能量响应。计算结果表明,整个碰撞过程中,结构应变呈现出连续增长趋势,结构的屈曲将连续发生,表明船身结构受到破坏后将无法保持其强度的稳定性。     

基于DDAM方法的船舶柴油机排气消声器抗冲击优化研究

消声器是船舶柴油机排气噪声控制的必要装置,其结构特点使得结构整体刚度偏低,在冲击环境下将产生较大的应力与形变,进而导致结构产生塑性变形或破损,这将对柴油机排气噪声抑制产生较大的影响。本文基于动态设计分析方法,以典型柴油机排气消声器为研究对象,进行冲击响应分析,并结合其应力与位移分布特点,从质量刚度分布优化与结构形式优化两方面出发,对其进行抗冲击优化研究,提出了一些抗冲击优化设计的方法。     

一种无压载水船船型参数探讨

借鉴国际上先进的无压载水船舶设计理念,利用连通管路对美国贯通流系统进行改造,并融合至日本的V形船身,设计出一种新型的无压载水船舶,将巴拿马型散货船作为母船型进行优化实践。分别将新船型与母船型通过经验公式进行计算比较,结果表明,二者船型参数基本一致,满足实践要求,表明设计船型可行。     

基于变密度理论的船舶支撑座结构优化设计

为提高某船舶支撑座结构设计质量,本文建立其有限元模型,并将其与变密度理论相结合对其进行最优化设计,得到船舶支撑座结构材料分布。优化得到的支撑座结构呈现出较为明显的桁架式结构,结构质量大大减少。同时,结构轮廓清晰,可为工程实践提供参考。     

船体半主动控制减振及动力学特性研究

为减少船身结构振动,以某船舶动力学模型为研究对象,建立半主动磁流变阻尼器动力学模型,并将其与船舶运动模型相耦合,对其进行振动控制研究。研究表明:采用半主动磁流变阻尼振动控制方法能够有效减少船身振动,并且控制速度较快,稳定波动较小,效果较好。     

船舱设备振动原理及其激励方法的研究与分析

船舶在航行过程中,往往会受到多种不确定作用力的影响,这些作用力会通过船体传导到船身的多种仪器设备中,当这种作用力超过一定限度时,就会对船舶造成很大的危害。本文主要从船体的振动模式入手,建立简单的船体振动模型,通过数学的方法模拟船身受到的随机作用力,然后引入噪声源,对船身的稳定性进行综合仿真。在仿真时,采用不同的激励源,能够模拟出船舶在不同状态下的稳定性,得到船舶的谐振频率,从而为船舶设备的设计提供理论支持。     

基于形貌优化的船用球鼻高刚度设计

为提高某船用球鼻结构刚度,提高船舶在特殊航行环境的航行安全性,建立球鼻结构有限元模型。通过对球鼻结构进行模态分析,为形貌优化选择合适的目标函数。以节点位移为设计变量,第一阶固有频率为目标函数,对球鼻包板以及筋板结构分别进行形貌优化。结果表明:筋板结构在形貌优化后,结构第一阶固有频率由6 Hz提高到25 Hz,提高4.2倍,屈服极限提高2.3倍,起到了较好的形貌优化效果,对球鼻结构刚度改善提供设计参考。     

海上舰船横摇运动数学建模

为了研究船舶结构横摇动力学特性,提高船舶航行安全性,本文采用多体动力学方法,建立船舶横摇动力学模型,并给出船舶航行载荷的积分变换方法。通过采用Matlab软件编程计算,得到船身横摇动力学响应。同时计算结果与实际情况吻合较好,可为船舶结构设计提供参考。