考虑弹塑性土体作用的船舶搁浅损伤特性研究

船舶软搁浅是指船舶搁置在由较软粘土构成的海床或者在柔软的浅滩上的事故。航运业的发展与船舶的大型化趋势使船舶发生软搁浅的风险大大增加,研究船舶的软搁浅性能对船舶设计与制造具有重要意义。本文基于有限元分析软件ABAQUS,选取典型的软搁浅场景,以12,000DWT油船舱段结构为分析对象,研究舱段结构在搁浅过程中的变形、吸能、加速度响应等性能参数。通过系统分析不同速度对船体结构的搁浅性能的影响,全面分析其搁浅性能。本文的相关结论可以为分析船舶软搁浅事故及设计抗冲击舱段结构有一定指导作用。     

声学材料表面铺层对船舶舱室噪声影响研究

针对船舶舱室噪声控制问题,开展声学材料表面铺层对船舶舱室噪声控制效果的影响研究。首先,基于传递矩阵方法建立声学材料微观声学性能分析模型,分析典型舾装声学材料吸隔声性能参数,并将理论计算结果与阻抗管试验值进行了对比,验证理论分析方法的有效性;其次,基于本文方法开展不同表面铺层对声学材料微观声学性能的影响研究,总结船舶舾装声学材料不同表面铺层吸隔声特性规律。最后,以某船舶实尺度舱室噪声测试值为基准,采用统计能量法探究考虑声学材料表面铺层与否对船舶舱室噪声的影响。研究表明,传递矩阵法可用于船舶舾装声学材料微观声学性能分析,表面铺层的存在将改变声学材料微观声学性能,并进一步影响船舶舱室噪声控制水平。     

基于ABAQUS的船舶搁浅数值仿真研究

船舶搁浅性能研究是船底结构设计的一个重要环节。应用国际上通用的动力有限元程序ABAQUS／EXPLICIT对船舶搁浅动力学过程进行仿真研究。通过系列仿真试验,对不同搁浅位置及摩擦系数的情形下船底结构的搁浅性能,包括结构的损伤变形、搁浅力和能量的吸收分别进行对比和分析,得到一部分重要的结论,为船舶搁浅性能的评估及结构优化设计提供重要依据。     

高能搁浅下双层底结构的损伤特性研究

船舶搁浅事故会引起船体破损、环境污染和人员伤亡等严重后果.研究船舶搁浅,不仅有利于海上生命安全、防止海洋污染,还可为船体结构的抗冲击设计及规范航运繁忙区域中船舶的航速、操作规程提供一定的依据.本文用数值仿真法研究了船舶高能搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散等结果,提出了一种新式的抗搁浅YF双层底结构,并与原结构进行了比较.研究表明,损伤变形集中于结构与礁石相接触的区域,高能搁浅内部力学问题的研究可以主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著增加了船底结构的抗搁浅能力;高能搁浅过程中,由于垂直方向的接触力,礁石对双层底的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用很弱;YF双层底结构比原结构具有更大的吸能能力和抗搁浅力.     

复合材料船舶帽型加筋结构静力分析

分析不同截面形状和不同铺层方案对复合材料帽型加筋结构最大位移的影响。分别采用Beam188,Beam189,Shell99单元模拟矩形截面帽型加筋梁结构,结果显示建立整船模型时可以采用梁单元代替壳单元模拟复合材料帽型加筋梁的方法来简化建模。同时还研究不同铺层、不同铺设角、不同截面形状对帽型骨材每一层等效应力的影响,为复合材料船舶帽型加筋结构的计算和设计提供参考。     

复合材料船舶减振降噪数值方法研究

复合材料船舶减振降噪性能优越,对实现降低船舶振动响应、提升船舶安静性的目标具有积极意义。本文基于FEA和SEA理论,在有限元软件Abaqus和统计能量分析软件VA-One中分别对复合材料船舶低中频段、高频段振动响应噪声进行数值模拟。通过改变复合材料厚度和铺层工艺,提出2种优化方案。船舶振动噪声数值预报结果表明,振动源周边位置即主机基座的结构设计对于船舶减振降噪性能影响较大,改进后的优化方案2相对于初步设计方案的平均振动总级降低2.8 dB,相对于钢制船舶降低5.1 dB,说明复合材料船建造可通过改变工艺提高减振降噪性能。     

含冲击损伤复合材料壁板压缩强度试验研究

复合材料在实际应用中不可避免受到物体冲击产生损伤,因此其在冲击损伤后的剩余承载力是结构安全的重点问题。本文以复合壁板结构为研究对象,考虑冲击损伤影响,通过实尺寸模型压缩试验,对比分析不同铺层复合材料壁板的剩余压缩强度,探究冲击损伤、铺层方式等对复合材料壁板剩余压缩强度的影响。通过试验结果分析可知,在面内压缩载荷作用下,不同铺层方式的复合材料壁板,冲击损伤造成结构剩余压缩强度下降高达26.38%。研究结果可为复合材料壁板的设计和安全评估提供参考。     

基于贝叶斯网络的内河搁浅船舶应急决策方法

为使内河搁浅船舶快速有效地进行应急处置,提出一种基于贝叶斯网络的应急处置决策方法,该方法具有直观性强、能定量分析各种应急方案和能处理不确定性信息等优点。通过对江苏海事局2009—2012年的搁浅船舶应急处置数据进行统计分析,获得搁浅船舶的应急处置方案和相对应的影响因素值。提出搁浅船舶的三层应急决策框架,即影响因素层、决策准则层和决策方案层。在该决策框架的基础上建立搁浅船舶应急处置模型,并介绍各决策层的因素及其含义;同时,利用条件概率表建立相互间的定量联系。以一艘在长江内运营的典型搁浅船舶为例进行案例验证,结果表明,提出的贝叶斯决策模型能很好地处理搁浅船舶的应急处置。     

不同载荷形式下复合材料层合板渐进失效行为研究

近年来复合材料在船舶与海洋工程领域得到快速发展。船舶在服役周期内受载复杂,主要承载板材除受典型的面内拉压外载外,免不了遭受横向波浪载荷作用。研究复合材料层合板在不同载荷形式下结构的响应特征与损伤演化特性,有助于先进复合材料的性能评估及优化设计。本文采用三维实体单元及内聚力单元建立复合材料层合板模型进行计算分析,考察拉压载荷下层合板的极限承载能力与渐进失效过程,研究在横向载荷下层合板结构强度,对比分析其层内及层间损伤模式的差异性。     

船舶结构的搁浅数值仿真研究

文章用数值仿真法研究了船舶结构搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散结果。研究表明,损伤变形集中于搁浅的区域,搁浅力学问题主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著地增加船底结构的抗搁浅能力,使礁石的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用明显削弱。     

拖轮救助搁浅船舶的实践与应用探讨

船舶在航线过程中船舶搁浅是十分常见的事故之一,该事故的发生不但会对人们的人身安全造成极大影响,也会造成相关财产的损失。为减少船舶搁浅造成的损失,需要及时对搁浅船舶开展救助活动,在实际救助过程中拖轮救助是较常使用的方法,能确保搁浅船舶脱浅的效率。本文通过对拖轮救助搁浅船舶的实践与应用进行探讨,希望为拖轮救助工作人员提供一些参考意见。     

船舶搁浅于台型礁石场景极限强度解析预报方法

针对双层底油轮搁浅于台型礁石的事故场景,通过对船底构件结构损伤机理的分析,提出一套结合船底结构损伤程度推算方法和Smith方法,评估损伤后船体剩余极限强度的解析计算预报方法。研究中应用数值仿真技术,模拟了船舶搁浅过程中的结构损伤及搁浅后船体极限承载过程,并与解析预报方法的结果进行了对比。结果表明,文中提出的对搁浅损伤后船舶剩余强度的解析预报方法准确性较好,对船舶双层底耐撞性结构设计和安全性评估都有一定的指导意义。     

基于折叠式夹层板船体结构耐撞性设计

提高船体结构的耐撞性能是开展船舶碰撞与搁浅研究的主要目的,通过船体结构耐撞设计提高船舶的安全性,对常规船体结构进行优化来提高结构耐撞性能是有限的,设计新型高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的有效途径m折叠式夹层板具有吸能好、比强高、刚度大等特性,是一种理想的能量吸收单元.引进特种吸能单元FSP设计出一种新式耐撞结构形式,分别应用于双壳、单壳舷侧结构,对其耐撞性能进行研究.通过数值仿真计算分析,证实FSP舷侧结构显著提高了单壳、双壳舷侧结构的抗撞能力,FSP结构是一种先进的耐撞结构形式.     

小水线面船搁浅模式及单点搁浅强度计算

小水线面双体船（SWATH）的搁浅强度、潜体碰撞性能与防撞设计是SWATH有别于常规船舶的关键技术。通过对SWATH的吃水特性进行研究，指出SWATH深置于水中的潜体极易与海底擦碰或搁浅，引起搁浅强度问题。分析SWATH的自身结构特点、航行与锚泊过程，提出SWATH可能的两个潜体整体搁浅、两个潜体多点搁浅、两个潜体两点搁浅、单个潜体整体搁浅、单点搁浅。对进入每一种搁浅模式的过程进行力学行为分析，将船舶的搁浅过程划分为接触阶段和搁浅阶段。接触阶段一般会使SWATH潜体局部凹陷或破口，亦有可能出现整船性的损伤：支柱断裂或显著塑性变形、连接桥断裂或连接桥显著塑性变形等。在搁浅阶段，搁浅处船体被抬升可能造成SWATH整船的结构破坏、局部受损结构的“继续破坏”。研究了SWATH搁浅后保证整船结构完整性和结构不变性的能力、抵抗局部受损结构“继续破坏”的能力。提出应采用的搁浅强度研究方法和思路并对某SWATH实船进行计算。     

双层扭王字块在天津港某防波堤工程中的应用

为解决潜堤易造成船舶搁浅及碰撞问题，以天津港某防波堤工程为研究对象，将其初步设计的单层扭王字块护岸结构优化为双层扭王字块。通过对比不同形式双层扭王字块护面结构的使用功能、施工复杂程度、稳定性及造价，分析方案的可行性，并对施工中遇到的实际问题提出相应的解决方案。结果表明：双层扭王字块可解决船舶搁浅及碰撞问题，且满足防波堤护面结构的整体稳定性。     

爆炸载荷下复合材料层合板的抗冲击性能

研究复合材料层合板在爆炸载荷冲击下的抗冲击性能,并且讨论不同铝合金含量以及不同铺层类型的层合板试件。建立一种新型零厚度粘结层单元模型,可以准确地预测复合材料层间分层扩展。采用Johnson-Cook准则模拟铝板的损伤,Hashin准则模拟碳纤维的损伤,运用有限元软件Abaqus进行模型的仿真计算,并通过试验对比验证该模型计算的有效性。最后得出结论:在适当范围内,提高铝合金含量的比例,或者采用比较少的铺层数,可以很有效地减小爆炸载荷冲击引起的板件变形,减轻金属材料和纤维材料的损伤程度。但它们有负面效果,即会使板件吸能的能力降低。     

船用夹层板系统水下防护性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,可应用于船舶防护结构设计中,提高其防护性能。文章基于非线性有限元软件ABAQUS,分析了SPS在水下爆炸冲击载荷下的结构损伤变形模式、吸能、速度、加速度响应等力学行为,并与传统船体加筋板架结构的防护性能进行对比分析;然后系统研究了不同冲击波工况下SPS的防护性能,并讨论了SPS结构参数对其防护性能的影响。研究结构表明,SPS对冲击波载荷具有较好缓冲及卸载效果;随着冲击因子的增大,SPS上下面板中心单元的应力和应变以及结构吸能都在相应增大,其中心点位移、速度和加速度也呈现出近似线性增长趋势;SPS存在最优结构匹配问题,需要进一步开展结构尺寸优化。     

考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合计算及验证

为了验证考虑铺层的复合材料螺旋桨流固耦合算法的正确性,利用ANSYS/CFX软件,对±45°对称铺层的玻璃纤维增强材料螺旋桨建立流体模型和结构模型,实现双向流固耦合稳态求解,得到不同进速系数下的敞水性能,模型桨敞水试验结果表明,数值计算与试验吻合良好,均满足工程应用的要求,验证了采用ANSYS/CFX双向流固耦合算法计算复合材料螺旋桨的正确性。     

基于首次穿越理论的船舶搁浅风险计算

为研究长江中游航道水位变化对船舶通航安全的影响,根据随机振动的首次穿越理论建立水位变化下船舶搁浅风险定量计算模型,实现不同水位下长江中游航道船舶搁浅风险的定量计算。利用航道水位、船舶吃水及富余水深三者间的动态关系,分析水位变化对允许船舶最大吃水及船舶搁浅概率的影响。利用船舶运动模型推导波浪载荷下船舶升沉运动的位移响应,同时根据首次穿越理论构建船舶首次穿越失效(搁浅)模型。运用Simulink仿真工具箱,根据船舶首次穿越失效模型计算得到不同水位下船舶的搁浅风险。利用该方法计算长江中游典型船舶在不同水位下的搁浅风险,结果表明该方法不仅能量化水位变化下船舶的搁浅风险,还可确定不同船舶搁浅概率对应的水位临界值。     

纤维增强复合材料夹芯结构抗高速破片侵彻数值模拟

为防御高速破片侵彻,设计以玻纤为面板、PVC泡沫与高强聚乙烯为芯层的复合结构,利用数值方法研究其抗侵彻性能,分析破片侵彻过程以及探讨破片速度、PVC泡沫和高强聚乙烯在芯层中的位置及其对复合结构抗弹性能的影响。结果表明:破片侵彻过程中,前置玻纤发生剪切破坏;PVC泡沫若在高强聚乙烯前发生剪切破坏,在高强聚乙烯后发生压缩破坏;高强聚乙烯发生剪切和拉伸破坏,后置玻纤发生拉伸破坏。结构吸能随破片速度增加而增加;PVC泡沫要置于高强聚乙烯纤维后才能够充分发挥PVC泡沫压缩吸能特性。