THAFTS在大型散货船水弹性响应中的应用

随着船舶主尺度的增加,在进行船舶运动与波浪载荷分析时,为了考虑船体弹性变形与流体运动的相互作用,有必要采用水弹性分析方法。采用中国船舶科学研究中心开发的三维水弹性软件THAFTS对大型散货船的水弹性响应进行研究。首先,采用有限元方法分析了船体在真空中的固有频率和振型;然后基于模态叠加原理,计算了船体在波浪中的运动和水弹性响应,并讨论了航速对波浪载荷的影响;最后探讨了波激振动对船体结构疲劳损伤的影响,所得结论对于大型船舶的结构设计具有重要的参考价值。     

浅吃水肥大船波激振动研究

本文根据船舶水弹性统一理论,研究了波浪引起的船体对称振动,编制了计算程序,并作了实例计算和浅吃水肥大船分段弹性龙骨模型试验,两者结果比较基本相符。本文还用切片理论计算了浅吃水肥大船的波浪诱导弯矩和切力,表明该理论预报船体的动力响应误差较大,在船舶设计中宜采用新的船舶水弹性理论。     

船舶在波浪中的水平弯曲——扭转耦合响应水弹性分析

本文以二维反对称水弹性理论分析了大开口船体结构的弯扭耦合响应。分析中船体结构简化为Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁,流体的作用以切片理论来考虑。计算结果和模型试验结果吻合良好,这为大开口船舶的弯扭耦合分析提供了有效简便的计算方法。     

基于CFD-FEM方法的船舶水弹性计算

随着船舶尺度的增大,船体结构刚度变得越来越小,这意味着波浪激励频率和船体振动固有频率更加接近。准确地评估船体受到的波浪载荷及运动响应对船舶设计和安全性评估有重要意义。论文基于CFD-FEM耦合方法对一艘集装箱船建立水弹性模型并进行了数值计算。通过结构的升沉、纵摇,以及截面弯矩的数值计算和试验结果的比较,验证了该方法的准确性。与传统的势流水弹性方法相比,基于CFD-FEM方法能够充分考虑流场与结构相互作用过程中的非线性因素。对于一定的波长-船长比,当船体梁的固有频率较低时,波浪载荷的非线性强弱对船体梁垂向弯矩响应有较大的影响。     

受载时船舶屈曲临界载荷数值的数学模型设计

船舶航行中船体会受到来自于水体的巨大冲击力,一旦超过屈曲载荷临界值就会增加船体断裂的风险。针对传统载荷控制模型对于环境参数变化不敏感、反应时滞过长的弊端,设计一种用户船舶屈曲临界值计算分析的数学模型。分析船舶行进中轴向速度和径向速度,并从速度与应力的比例关系中识别出船体受力综合载荷值,以此建立屈曲临界载荷数学模型。基于临界载荷数学模型分析不同载荷值条件下径向、轴向力的变化与临界误差之间的关系,进而准确地识别出屈曲临界载荷数据的变化规律。仿真结果表明,提出数学模型具有更高的载荷值传递效率,能够及时做出主动调整,并有效降低各种作用力对于船体的冲击。     

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。     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。     

船体非线性波浪载荷的水弹性分析

本文采用水弹性分析方法研究船舶在规则波及不规则波中迎浪航行时的结构动力响应（运动、剪力和弯矩等）。确定流体载荷时应用了扩展的切片理论，其中计及由于船体的非直舷、剖面吃水的瞬时变化和船体振荡的非简谐特性所导致的非线性，同时还考虑了波浪冲击、出水和上浪的影响。运动方程是在时域内步进求解。数值计算结果与规则波中的模型试验相比较，符合程度令人满意。     

大型滚装船弯扭强度整船有限元分析

以大型滚装船为研究对象,采用现代的三维全船有限元分析技术及DNV船级社的SESAM软件系统,为全面研究整船弯扭强度,建立了全船有限元结构模型、质量模型、水动力计算模型;应用三维辐射—绕射理论和有限元程序进行波浪载荷的长期预报,在此基础上确定设计波参数;对全船结构有限元模型在设计波载荷作用下分析计算得到各种工况下船体结构的应力、变形响应,获得船体结构强度特点,对该类船舶的结构设计优化和强度分析有一定的参考价值,同时对其他类型船舶弯扭强度全船有限元分析有借鉴意义。     

基于非线性理论的船舶结构稳定性研究

本文以结构的线性分析为基础，对船舶结构的线性稳定性分析方法进行了改进。同时，采用基于特征值分析的线性稳定性分析方法得到了船舶结构的临界载荷，从该载荷值可以预测出实际结构临界载荷的上限并能较好地反映船舶结构线性性能对其稳定性的影响，据此得出船舶结构的失稳位形。在非线性稳定性分析中，采用NEWTON—ROPHSON方法及弧长法求解考虑非线性时船舶结构的临界载荷，并详细讨论了结构缺陷对稳定性的影响，提出考虑结构缺陷时船舶结构稳定性计算方法。通过不同类型的算例进行分析比较，总结出船舶结构边界条件、几何缺陷变化与船舶结构稳定性之间关系，验证了本文稳定性分析方法的正确性、有效性及对现役散货船船体结构的适用性。