侧向受载时船舶屈曲临界载荷数值的计算方法

传统Rankine源计算法对侧向受载船舶,屈曲临界载荷数值计算误差较大。对此,提出船舶屈曲扰动势临界载荷数值计算方法。建立船舶扰动势边界积分方程,计算船舶总体扰动势载荷值,对载荷值进行线性处理,将总体扰动势转变为侧向扰动势,对侧向扰动势进行自由面条件离散,获取船舶侧向受载时,屈曲临界载荷数值。仿真实验数据表明,与传统Rankine源计算方法相比,设计的扰动势临界载荷数值计算方法,计算纵向屈曲临界载荷值计算误差缩小19%,横向屈曲临界载荷值计算误差缩小27%,屈曲载荷数值计算精确率更高。     

一种快速船舶临界载荷数学模型设计

为保证船舶船体结构安全,计算船舶临界载荷至关重要。在此背景下,针对切片理论、水弹性理论建立的模型计算精确度低的问题,设计一种新的快速船舶临界载荷计算数学模型,该模型建立主要依据有限元法,先建立一个船舶船体结构有限元模型,然后采用Patran的PCL语言对模型自动施加压力,最后根据得出的船体结构初始屈曲,利用半经验公式法确定船舶临界载荷。结果表明:与基于切片理论、水弹性理论建立的模型相比,本模型计算得出的船舶临界载荷与真实结果更为接近,误差最小,证明了本模型的精度更高,达到了研究目的。     

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多,在进行结构设计时,需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟,对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为,以经典的Donnell壳体理论为基础,得到圆柱壳的屈曲控制方程,并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素,三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。     

有初始缺陷的圆柱壳受径向冲击载荷的轴对称弹塑性动态屈曲

应用变分法推导出动力屈曲方程,借助数值方法求解方程,分析初始缺陷的幅值和初始缺陷的分布形式及对弹塑性动态屈曲的影响。     

高速船舶结构设计中流体冲击载荷的数值计算

本文采用混合欧拉－拉格朗日方法计算高速船舶砰击时的流体冲击载荷。计算与试验结果一致。能够反映高速船舶实际砰击状况的流体冲击载荷大小及其分布，这为进一步安全设计高速船舶结构提供了理论基础。     

有初始缺陷的圆柱壳受径向冲击载荷的轴对称弹塑性动态屈曲

应用变分法推导出动力屈曲方程,借助数值方法求解方程,分析初始缺陷的幅值和初始缺陷的分布形式对弹塑性动态屈曲的影响.     

余弦载荷作用下圆锥壳的动力屈曲研究

本文采用数值方法对圆锥壳在余弦载荷作用下的动力屈曲问题进行了探讨.利用非线性几何方程建立了锥壳的基本动力屈曲方程.采用级数展开和伽辽金法等方法对方程进行了简化,使之成为常微分方程.方程的求解则采用龙格库塔法,最后给出临界冲击载荷值.     

侧向载荷作用下的T型加筋板梁柱屈曲载荷-端缩曲线修正

加筋板单元的载荷-端缩曲线是影响Smith法计算精度的重要因素,而目前HCSR规定的载荷-端缩曲线尚未考虑侧向载荷的作用。为了计入侧向载荷对加筋板单元载荷-端缩曲线的影响,拓宽Smith法的适用范围,采用非线性有限元法,计算192个具有梁柱屈曲破坏模式的T型加筋板单元,在纵向压缩载荷和侧向载荷作用下的极限强度。通过回归分析,得出在侧向载荷和纵向压缩载荷联合作用下,T型加筋板单元在梁柱屈曲模式下的载荷-端缩曲线修正公式。对8个T型加筋板模型分别采用修正公式和非线性有限元法计算结构的临界应力和临界应变,2种计算方法结果相对误差小于10%,验证了修正公式的有效性。     

单根加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

目前,对加筋板稳定性的研究多采用有限元法,缺乏理论指导。本文忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有单根加强筋的加筋板,首先假设板的挠曲函数,接着将其代入板和加强筋的边界方程和协调方程,最后解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力计算公式。为了验证该公式正确与否,选取多个算例,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文推导的公式是正确的,并得出临界应力随γ和δ的变化趋势。     

应用精细积分的船舶碰撞载荷数值计算方法

碰撞是影响船舶安全航行的主要因素之一,为此研究应用精细积分的船舶碰撞载荷数值计算方法。依据船舶基本参数,建立碰撞运动方程;通过精细积分求解运动方程,得到碰撞载荷向量,完成碰撞载荷数值计算。试验证明：被撞船舶速度越快,碰撞载荷数值越大,船舶外壳破裂速度也越快;不同被撞船舶质量,碰撞前期碰撞载荷数值基本一致,碰撞后期碰撞载荷数值差距逐渐变大,被撞船舶质量越大,碰撞载荷数值越大;适当增加防护装置的泡沫铝厚度与橡胶厚度,可提升船舶碰撞载荷数值,加强船舶的防撞性能。     

船舶在冲击载荷作用下的可靠性结构设计

当船舶航行在复杂水域时,不可避免会发生碰撞事故,若船舶的结构不够稳定,在这种碰撞的冲击下,可能会发生非常严重的事故,造成船舶沉没。因此在船舶设计时,就要充分考虑结构的稳定性和抗冲击能力。本文对船舶的冲击载荷和应变率概念进行阐述,并基于这2个指标重点优化了船舶的可靠性结构,通过动力学相关定理,对甲板受到冲击时的应力分布进行仿真分析,在提高船舶的甲板耐受力的同时,大大加强了其抗冲击能力。     

舰船上层建筑振动特性的数学模型设计

针对当前数学模型无法描述舰船上层建筑振动特性的变化规律,为了提高舰船上层建筑振动特性预测精度,设计一种蚁群优化算法和神经网络相结合的舰船上层建筑振动特性预测数学模型。首先对当前各种舰船上层建筑振动特性预测数学模型的优缺点进行阐述,然后采用神经网络对舰船上层建筑振动特性变化规律进行拟合,并采用蚁群优化算法确定神经网络相关参数,最后进行舰船上层建筑振动特性预测数学模型的性能测试。结果表明,蚁群优化算法和神经网络相结合的舰船上层建筑振动特性预测精度高,不仅预测误差远低于当前其他舰船上层建筑振动特性预测数学模型,而且预测效率也得到了改善,为解决舰船上层建筑振动特性预测问题提供了一种新的研究方法。     

砰击载荷作用下船体局部结构优化设计

本文以某船船首结构为研究对象,基于Fluent与Sesam分别计算了船体砰击压力系数和砰击瞬时船体与波浪之间的相对速度,采用"两步走"的方法对船首底部及外飘处的砰击载荷进行研究。考虑砰击载荷在船首区域的时空分布,将该载荷分区施加在船首结构表面,计算了船首结构在砰击载荷作用下的结构响应。研究发现,在船体纵向方向,越靠近船首的位置,相对入水速度越大;在垂向方向,入水速度呈现先增大后减小的趋势。根据计算结果对船首局部结构进行了优化设计。     

舰船分散励磁电力系统的数学模型分析及鲁棒性设计

随着船舶工业技术的不断发展,不仅舰船的动力性能有了非常显著的进步,而且舰船的自动化水平不断提高,船载用电设备的数量和质量也不断提升。为了满足日益增多的船载用电设备的需求,舰船电力系统成为当前舰船领域的研究重点。针对舰船分散励磁电力系统,建立电力系统拓扑模型和励磁模型,结合传统的电力系统结构,设计了一种基于PID控制技术的电力系统控制器,该控制器对改善舰船分散励磁电力系统的鲁棒性和稳定性有重要的作用。     

An expeditious algebraic formulation to the buckling critical load of risers under dynamic compression

Dynamic compression of risers can play an important role in the structural stability of submerged pipes in catenary-like configuration. In this paper, the analytical formulation for the buckling critical load, developed in the early 2000's, is revisited and extended to cover a wider range of practical cases. A purely algebraic expression for the critical load is provided, eliminating the original formulation requirement related to solving transcendental equations, for both free and anchored risers. The analytic formulations and respective algebraic approximations are compared with numerical simulations, presenting a fairly good agreement. A discussion on the differences and similarities of each formulation ends this paper, highlighting their range of validity. Also, from the comparison, the analytical formulation developed in this work was more suitable for precise and fast determination of the critical buckling load for both riser types, rigid and flexible, and for most typical operating conditions. The proposed algebraic expressions were highly accurate and may substitute the previous analytical formulations for critical load prediction.     

多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型设计

为了提高多港口多船舶同时行进下船舶航行的畅通性,进行航行调度数学模型的优化设计,提出一种基于并行网格控制的多港口多船舶同时行进下航行调度的数学模型,采用均匀阵列分布模型构建船舶航行的网格结构模型,在齐次Sobolev空间构建船舶均衡调度的非线性微分控制方程,采用对合Cauchy-Hadamard积分控制方法进行调度模型渐进寻优,在Lyapunove有限域中得到全局调度的平衡性边界条件,实现船舶航行的并行优化调度。仿真结果表明,采用该模型进行船舶航行调度能提高港口的吞吐量,航线的运载能力增强,调度模型的稳定性较好。     

Mathematical model of single-propeller twin-rudder ship

A mathematical model of a single-propeller twin-rudder ship has been developed from captive and free running model experiments. An open water rudder experiment was carried out to figure out the characteristics of the rudder. Captive experiments in a towing tank were carried out to figure out the performance of a single-propeller twin-rudder system on a large vessel. Interactions between the hull, propeller and twin rudders, including mutual interactions between the twin rudders, were expressed with several coefficients that were calculated from the experimental results at various ship speeds. In the analysis, the unique characteristics of a single-propeller twin-rudder ship, which affects rudder forces, were explained and formulated in the mathematical model. The captive model tests were conducted with zero ship’s yaw rate, so the interaction coefficients, which are influenced by the yaw rate, are determined from free running model experiments. Validation of the mathematical model of a single-propeller twin-rudder system for a blunt body ship is carried out with an independent set of free running experiments, which were not used for determining the interaction coefficients. The validated numerical model is used for carrying out simulations. Based on simulation results, some recommendations have been proposed for installing a single-propeller twin-rudder system.     

Strength of ship plates under combined loading

Strength of ship plates plays a significant role in the ultimate strength analysis of ship structures. In recent years several authors have proposed simplified analytical methods to calculate the ultimate strength of unstiffened plates. The majority of these investigations deal with plates subjected to longitudinal compression only. For real ship structural plating, the most general loading case is a combination of longitudinal stress, transverse stress, shear stress and lateral pressure. In this paper, the simplified analytical method is generalized to deal with such combined load cases. The obtained results indicate that the simplified analytical method is able to determine the ultimate strength of unstiffened plates with imperfections in the form of welding-induced residual stresses and geometric deflections subjected to combined loads. Comparisons with experimental results show that the procedure has sufficient accuracy for practical applications in design.     

不同装载状态下约束模试验的船舶操纵性研究

通过敏感性分析方法确定了使船舶操纵运动敏感的干扰系数.文中采用模型试验方法测量了船舶在满载、半载和压载等6种装载状态下船舶的干扰系数值,并分析了吃水和纵倾对干扰系数的影响.之后,作者利用测量的干扰系数,以MMG数学模型模拟计算了船舶在6个装载状态的操纵性能,结果表明吃水和纵倾变化对操纵性的影响较大,不同装载状态船舶的操纵性能的研究将为船舶安全航行提供重要依据.