波浪作用下海底管道在位稳定性分析

基于Gao et al.(2002;2003)得到的描述波浪作用下海底管道在位失稳的Frb-Gb关系,本文提出一种改进的海底管道在位稳定性分析方法,并给出算例.与DnV管道稳定性设计方法不同,本分析方法考虑了"波浪-管道-砂质海床"之间的动力耦合作用.     

循环荷载作用下黄河口海床土的动力响应数值模拟研究

针对黄河口海床典型研究区,应用plaxis有限元岩土工程数值模拟软件,采用摩尔-库伦本构模型对海床土在循环冲击荷载作用下的动力响应进行数值模拟。通过分析不同位置土体颗粒在不同级别振动能量下的位移及加速度等信息,研究海床土的动力响应及对振动能量的吸收特征,为黄河口海床土在循环荷载作用下的稳定性分析提供依据。     

海底管道悬跨段的近壁圆柱绕流分析

海底管道靠近海床表面处受海流冲刷,管道与海床表面产生一定间隙,该间隙与管道直径的比值定义为间隙比。通过数值模拟和物理模型试验,研究间隙比对管道绕流的水动力特性的影响。物理模型试验中,六分力天平测得管道的阻力和升力,数值模拟研究管道尾流流态和旋涡发放频率。结果表明:间隙比低于某临界值时,海床的存在阻碍了剪切层与层外流动间的相互作用,抑制层内涡量的传递,下游旋涡得不到充分发展,发放频率有所降低;海床壁面加剧管道两侧压力分布不均匀,压力差增加,因而管道阻力和升力增大;间隙比高于某临界值时,海床的抑制作用逐渐削弱,旋涡脱落趋于规则,海床未对绕流产生较大影响,管道受力随之趋于稳定。该研究可为海流冲刷引起的海底管道悬跨现象的安全设计提供理论指导。     

海流引起的海底管道周围砂质海床局部冲刷

海流引起的海底管道周围海床冲刷是海流、管道与海床之间的动力耦合作用问题.目前对管道周围海床冲刷的研究主要是通过试验观测的方法进行的.本文分析评价了近年来海底管道周围砂质海床局部冲刷试验研究的主要研究成果,其中包括局部冲刷机理、极限平衡冲刷深度预测、管悬空长度预测等内容,并对已有研究成果的工程应用进行了初步分析.     

考虑沟槽深度及土体吸力影响的SCR与海床土体循环作用分析

悬链线立管与海床土体的相互作用对立管的疲劳寿命影响很大,而管土作用的机理又十分复杂,海底沟槽以及海床土体吸力都会对立管力学特性产生影响,文章以Aubeny等提出的管土作用完整P-y曲线为基础,在有限元分析软件ANSYS中采用非线性弹簧模拟海床土体,计算中考虑了土体吸力;模拟了三种位移幅值下管土循环作用时沟槽深度的变化,分析了沟槽段各点弯矩及应力随深度的变化规律,同时对比了三种情况下管道最深点的弯矩及应力随加载时间的变化关系,为进一步分析管土循环作用提供了参考。     

海底管道管跨的预防和治理

埋设于海底的输液管道,由于海床不平坦或海流对不稳定海床的长期冲蚀以及内外流引起的管道振动等复杂因素,不可避免地使海底管道出现悬空段。本文以海底输油管道为研究对象,分析了管跨形成的原因及危害,提出了管跨的预防及工程治理对策。     

海底管道在位强度分析

海底管道是海上油气田生产设施的重要组成部分，是保证油气田正常运转的生命线。海底管道在位强度分析对研究其破坏机理及进行安全评估非常重要。基于DNV2000海底管道设计规范和相关文献，根据波浪流等环境参数、管道参数和海床土壤参数之间的关系，并结合相关理论知识，着重阐述了管道在位强度分析的计算原理。最后通过工程实例计算，完成了海底管道结构的在位强度分析及极限状态校核。     

海流--管道--海床之间动力相互作用的量纲分析及实验模拟装置研制

海底管道涡激振动和管道周围海床冲刷是海流--管道--海床之间复杂的动力耦合问题.文章应用量纲分析方法对海流、管道与海床之间的动力耦合作用进行了分析,确定了在实验模拟中应遵循的相似准则.在此基础上,研制了一套能模拟海流、海床与海底管道之间相互作用的实验模拟装置.初步实验结果表明文中研制的实验模拟装置能够模拟典型海洋环境下海底管道的涡激振动和管道周围海床冲刷等问题.     

非线性管土耦合条件下悬跨管道涡激振动响应时域预报

海底悬跨管道与海床耦合呈现高度非线性,使得发展一种时域预报方法成为需要.文章运用有限元法对输液张紧悬跨管道进行空间离散,并应用Facchinetti等改进的尾流振子模型和切片假定模拟每个有限单元上的涡激振动水动力,发展了一种悬跨管道-海床-流场多场耦合的非线性时域预报方法.在合理选取尾流振子模型附加水动力阻尼参数的基础上,时域预报了线性、理想塑性和张力截断弹簧模型下悬跨管道的涡激振动响应.研究结果表明,基于尾流振子的时域预报方法能够合理地描述非线性管土耦合边界下VIV响应;非线性边界条件下,锁定产生的最大响应幅值低于线性结果.     

结构-波浪-海床耦合系统动力有限元分析

基于MSC．Marc软件平台，建立了结构-波浪-海床耦合系统的有限元计算模型，并通过二次开发，成功地将土动力学中广泛用于计算土体在动荷载作用下响应的等效线性算法引入软件中。对模型进行了动力计算，考察了此类结构在动力荷载下的响应。     

基于ADAMS的小齿轮齿条动力学仿真分析

利用UG建立小齿轮齿条的三维实体模型,以PARASOLID格式导入到ADAMS中,通过施加约束、驱动,并联合自编译的小齿轮啮合力计算子程序,建立小齿轮齿条动力学模型。通过分析小齿轮角速度、齿条输出速度、接触力、摩擦系数、摩擦力和渗透深度随时间的变化规律,揭示接触力周期性变化、接触力峰值与啮合刚度、啮合冲击间的关系。     

移动荷载在ABAQUS中的模拟研究

分别从子程序开发和基于"荷载移动平台"思想巧妙建模的方向研究移动荷载在ABAQUS中的模拟方法。移动荷载在工程计算中是经常用到的荷载项之一,到目前为止,大型通用有限元软件ABAQUS/CAE的荷载模块中缺失这一项使用功能,限制了结构在移动荷载作用下的有限元计算。     

荷载场和氯离子扩散场共同作用下的钢筋混凝土构件分析

为讨论荷载场与氯离子扩散场的共同作用,引入考虑荷载作用下的混凝土损伤影响函数Fd,采用ABAQUS有限元软件的USDFLD子程序开发功能,在内置的Mass Diffusion模块中考虑荷载作用和力学损伤对氯离子扩散的影响,实现钢筋混凝土构件层次荷载场和氯离子扩散场的多物理场共同作用分析。结果表明:有限元计算结果和试验结果吻合良好;随着荷载比的增大,氯离子在混凝土中的扩散速度逐渐加快,且拉应力对氯离子扩散的促进作用远大于压应力。为探究氯离子在混凝土中的扩散规律提供了一种新方法。     

Ultimate strength analysis of composite stiffened panels based on multi-scale approach北大核心CSCD

［Objectives］As composite materials have varied internal structures, an in-depth analysis of the damage mechanisms of their component materials can provide a research foundation for the ultimate strength analysis of composite stiffened panels. ［Methods］The microscopic, mesoscopic and macroscopic mechanical analyses of marine glass fiber reinforced plastic (GFRP) composite stiffened panels are carried out using a multi-scale approach. Microscopic and mesoscopic representative volume element (RVE) models of chopped strand mat (CSM) and woven roving (WR) materials are established, and the macroscopic equivalent stiffness is obtained by homogenizing the RVE models. The ABAQUS VUMAT subroutine is used to code the progressive damage evolution model of the composite materials to derive the damage evolution mechanism of the microscopic and mesoscopic models respectively. The equivalent strength of macroscopic laminates is also obtained. ［Results］The multi-scale approach can be used to accurately evaluate the macroscopic mechanical properties of composite materials, and the ultimate strength of composite stiffened panels is mainly determined by fiber bundle failure. ［Conclusions］The obtained macroscopic material parameters can be used to calculate the ultimate strength of composite stiffened panels, while the parametric study of the mesomechanics of composite materials can provide an analysis tool for investigating the influence of material processing technology. © 2023 Chinese Journal of Ship Research. All rights reserved.     

客滚船EEDI研究

能效设计指数(EEDI)对客滚船的要求于2014年4月的第66次环保会上给出。与常规船不同,客滚船属于定制型船舶,影响EEDI结果的参数众多,而且参数之间相互影响、制约。文章首先对计算公式做了详细分析,之后针对几型具有代表性的客滚船的载重量、航速、吃水、主机功率,分析其变化对EEDI的影响敏感度,得出国内航行及中韩航线客滚船当前的EEDI水平,并对如何有效地提高EEDI给出了合理的建议。此外,还对EEDI于客滚船的意义及当前规范存在的某些不合理之处给予了适当评价。     

一种新型复合舱壁结构的静力优化设计方法

针对一种新型的复合舱壁结构开展静力学分析和优化设计。首先求解了复合舱壁在横向载荷作用下的挠曲面近似表达式;其次将复合舱壁的屈曲解耦为钢板的屈曲和层合板的屈曲,并提出了两者屈曲载荷的匹配关系;最后,以重量最小为优化目标,开展了复合舱壁的静力学优化设计,建立了优化数学模型,并提出了优化流程：首先对层合板的铺层角度进行优化,然后根据钢板和层合板屈曲载荷匹配的原则,确定钢板和层合板的厚度,最后进行弯曲性能的优化,确定陶瓷绵的厚度。     

基于Monte-Carlo仿真的可修产品任务成功率#$NL计算方法及应用研究

当产品任务维修性设计允许其在线维修且任务剖面的时间要求具有一定的弹性时,通过理论方法计算产品任务成功率的解析解存在较大难度。针对该问题,首先梳理并分析了相关概念；然后,通过推理在线可维修产品完成任务时成功或失败概率事件过程,建立了基于Monte-Carlo仿真的任务成功率计算方法；最后,通过示例展示了方法的应用方向及有效性。     

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。     

基于HLA的分布交互仿真系统VV&A技术研究

HLA作为一个新的仿真技术框架,较DlS系统更具有灵活性、可扩充性、互操作性和可重用性,因此更适合于建立大型复杂分布交互仿真系统,对HLA系统的校核、验证和确认技术对于提高仿真系统的置信度显得尤为重要.介绍了HLA系统的标准开发过程模型FEDEP,讨论了覆盖于FEDEP上的VV&A九步过程模型,分析了VV&A活动与联邦逼真度评估的关系.最后进行了总结.     

半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。文章运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。