超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合,文中方法可用于柔性连接器结构疲劳强度设计     

超大型浮体柔性连接器动响应研究

为了降低VLFS(超大型浮体)模块连接的巨大载荷,通常选择柔性连接器.本文以某横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,采用RMFC模型(刚性模块柔性连接器)分析连接器载荷和模块运动响应,并与三模块模型试验进行比较验证.通过较高和较低横向刚度的系列纵向和垂向刚度组合的连接器载荷计算,给出连接器载荷随刚度变化的关系,分析连接器载荷峰值出现的原因.针对连接器载荷峰值对应的刚度组合,计算模块运动响应,分析模块相对运动模式.研究结果表明,对于较高和较低的横向刚度,均存在一定的纵向和垂向刚度组合,导致连接器载荷出现较大的峰值;连接器载荷峰值对应浪向角85°左右的海况,模块相对运动主要表现为艏摇.     

超大型浮体柔性夹层连接器力学性能研究

考虑连接器作为超大型浮体最为薄弱的构件之一,研究带有柔性夹层连接器的力学特性,旨在明确柔性夹层对连接器的刚度和应力变化的影响.通过建立钢与柔性夹层的本构模型,采用接触力学分析手段,对连接器进行力学分析,分别获得超弹性橡胶和尼龙作为柔性夹层时连接器的力学特性和刚度变化曲线,并获得不同厚度,初始弹性模量和泊松比对这一结果的影响程度.分析发现,超弹性橡胶与尼龙对于连接器的应力大小具有显著影响,采用超弹性橡胶和尼龙夹层时,连接器的应力水平与应力分布也明显不同,同时材料参数的变化对于连接器的刚度变化影响较大.可根据实际需要,对柔性夹层材料进行参数优化,既得到合理的连接器刚度,又将连接器应力水平控制在合理范围内.     

超大型浮体模块柔性连接功能仿真模型试验研究

精确评估模块柔性连接性能对连接器和超大型浮体的结构安全性具有重要意义,而模型试验是获取超大型浮体模块柔性连接性能的必要手段。文章以横向浮筒式的浅吃水超大型浮体为研究对象,根据连接器动响应计算结果,设计了柔性连接器模型;通过不同幅值和载荷组合的连接器静态拉伸和压缩试验,研究了超大型浮体连接器的刚度特性,探讨了组合载荷对连接器刚度的影响;通过不同幅值和周期的连接器纵向动态载荷试验,研究了超大型浮体连接器在动态载荷作用下的结构响应,验证了超大型浮体连接器结构的安全性和适用性。试验结果表明在静态和动态载荷作用下文中设计的柔性连接器连接可靠、结构安全,连接器载荷、位移和应力测量结果可为验证连接器结构设计和计算方法提供依据。     

超大型海上浮式基地柔性连接器设计及强度分析

超大型海上浮式基地（VLFB）连接器的设计是 VLFB 设计过程中非常关键的环节。文章采用 Sesam/GeniE建立 VLFB 模块水动力模型,计算出不同刚度连接器在4个海况下的最大载荷值,选取了合适的连接器刚度,并计算出此刚度下的连接器在5个海况下不同浪向角的连接器载荷,选取7级海况45°浪向角的载荷作为设计载荷值,提出了一种柔性连接器的设计方案,并用 Abaqus 建模进行非线性分析,结果表明方案符合设计要求,为VLFB 连接器的设计提供了参考。     

超大型浮体结构极限强度研究综述

随着世界人口的迅速增长、内陆资源的枯竭和世界经济的可持续发展,人类逐步加大了海洋资源开发和空间利用能力的投入力度.超大型浮体结构是近几十年来海洋利用中备受关注的海洋结构之一.尽管对超大型浮体进行了广泛的研究,但仍有许多关键技术需要解决,超大型浮体结构的极限承载力就是关键技术之一.本文首先给出了经典的超大型浮体结构构型,其次针对文中的构型给出其载荷特性,然后总结分析了超大型浮体的极限强度计算方法以及试验研究,最后对超大型浮体结构极限强度研究的进展进行了讨论.     

近岛礁超大型浮体连接器载荷研究

对于布置在岛礁附近的浮体,复杂海底地形的作用不可忽略.文章基于RMFC模型,同时将地形作为固定物体,研究了复杂海底地形对布置于岛礁附近的超大型浮体的运功响应和连接器载荷的影响.数值计算结果表明,地形的存在对浮体绕射力存在显著的影响,同时增加了低频区域的连接器载荷.     

复杂载荷作用下连接器基座加强区结构极限强度研究

文章基于混合相似理论进行了复杂载荷作用下的连接器基座加强区结构模型设计,完成了极限承载能力模型试验,并通过模型试验结果与数值仿真结果的对比,验证了数值仿真方法的正确性。通过文中的研究建立了超大型浮体连接器基座加强区结构模型试验技术、得到连接器基座加强区结构的极限压缩载荷,对多轴载荷作用下的结构物极限强度研究和推进具有重要意义。     

超大型多模块浮动平台柔性连接器刚度配比优化

连接器是超大型多模块浮动平台的关键部件,其刚度特性对多模块浮动平台的动力学响应影响很大,如何合理地安排连接器的各向刚度对连接器的设计至关重要.本文提出了一种通用的优化流程以寻求连接器的最优刚度配比.考虑实际工程需求,基于线性加权和法构建了优化问题的目标函数,并采用遗传算法寻求目标函数的全局最优解.针对不同模块数量的链式浮动机场,开展了不同海况下连接器最优刚度配比研究.结果表明,连接器采用纵向小刚度、横向和垂向大刚度对链式浮动机场的动力学性能最为有利.本文提出的连接器刚度配比优化算法可为不同类型超大型多模块浮体系统的连接器结构设计提供理论指导.     

基于浮体Morison方程的半潜式超大型浮式结构波浪力简化计算方法

研究了半潜式超大型浮式结构中移动式海上基地（MOB）在高海况随机波作用下波浪力的简化计算方法。文中基于修正后的浮体Morison方程,经理论推导得出了MOB结构波浪力的计算公式。以MOB结构“三模块模型”为例,研究其在6级海况条件下基于Bretschneider谱模拟的随机不规则波中浪向角变化在0°~90°范围内,各模块的波浪力-历时规律,将本文简化算法的计算结果统计值与势流理论的结果相互对比,并对二者进行误差分析。结果表明：运用本文简化算法得到的MOB波浪力统计结果与势流理论的结果吻合程度高,且二者之间的相对误差在工程允许的范围之内,可充分验证本文方法的正确性、合理性与可行性。本文算法相比于势流理论而言更加简单,建议在结构初步设计阶段运用该方法可高效地评估大量不同工况下MOB结构的波浪荷载,研究成果可为半潜式超大型浮式结构动力响应研究奠定基础。     

基于离散模块梁单元水弹性理论的复杂连接处建模方法

[目的]在离散模块?梁单元(DMB)水弹性理论框架下,提出针对连接形式复杂的超大型浮体结构(VLFS)的新的建模方法,并与已有方法进行对比分析.[方法]首先,概述基于DMB的水弹性分析方法,给出求解连续VLFS结构在波浪作用下的动力响应步骤;然后,针对VLFS复杂连接处进行建模,通过定义连接处的刚度矩阵,对与连接处相邻...     

超大型浮体结构碰撞损伤研究

基于LS-Dyna数值仿真软件,以双模块超大型浮体结构为研究对象,开展油轮与双模块超大型浮体结构发生碰撞的数值仿真分析.数值仿真中碰撞场景为邮轮撞击模块中部结构,材料模型采用线性强化弹塑性模型,并计人应变速率引起的材料强化,考虑碰撞发生时的接触及摩擦.通过本文的研究,获得了双模块超大型浮体结构变形及损伤规律,讨论了结构的吸能特性和运动规律等,可为超大型浮体结构的耐撞性设计提供参考.     

Experimental and numerical investigations of the ultimate torsional strength of an ultra large container ship

Structures of ultra large container ships (ULCS) are characterized by large deck openings and low torsional rigidity. It is essential to comprehensively figure out their collapse behaviors under pure torsion with both model experiments and numerical simulations, making an evaluation of their ultimate torsional strength. In this paper, a similar scale model of a 10,000TEU container ship has been designed and manufactured first, in which both geometric similarity and strength similarity are taken into account. Next the collapse behaviors of the test model are detailedly illustrated with both experimentally and numerically obtained results. Then discussions on warping or shear buckling deformations involved in the collapse process of the structure are conducted with extended numerical simulations. Finally, the ultimate torsional strength of the true ship is evaluated according to the similarity theory. Results show that it is the yielding and shear buckling of the side shells that causes the failure of the hull girder under pure torsion. Further nonlinear finite element analysis demonstrates that it may either have warping or shear buckling deformations in the torsional collapse process of the hull girder with a large deck opening, depending on the local rigidity distribution of side shells, which has a significant effect on the ultimate torsional strength of the hull girder.     

Wave effects on large floating structures with air cushions

An analysis is made of a VLFS which is partially supported by an air cushion. The interface between the air cushion and the water is considered to be a free surface. The elevation of this surface is represented by an appropriate set of Fourier generalized modes, and extended equations of motion are derived for the rigid-body motions and generalized modes. The dynamic effect of the air is represented by appropriate acoustic added-mass coefficients. The hydrodynamic coefficients are evaluated using the B-spline-based panel code HIPAN. Illustrative computations are presented which show significant resonant effects.     

An anti-motion device for a very large floating structure

We proposed a simple anti-motion device, which is a box-shaped body attached to an edge of VLFS. The performance of this device is investigated theoretically and experimentally in the present work. The theory is based on the eigen-function expansion method and the extension of this method to the oblique sea case is presented. The experiment is carried out in a wave tank with small-scale models. Both experimental results and the theoretical results show that the anti-motion performance of this device is very good at the design period in the case of beam-sea. The theory also demonstrates that this device reduces not only the deformation but also the shearing force and the moment of the platform and it also works well in the oblique sea.