低周疲劳损伤对老化船舶结构剩余极限强度的影响

为了分析低周疲劳累积损伤对老化船舶结构剩余极限强度的影响,应用连续介质损伤力学方法,将损伤耗散余势和塑性应变理论相结合,建立船舶结构剩余极限强度低周疲劳累积损伤模型,得到老化船舶结构极限强度随低周疲劳累积损伤衰减的规律.运用此模型,给出船舶常用Q235钢材和45钢材剩余极限强度随低周疲劳累积损伤衰减规律的工程应用经验关系式,验证了方法的合理性和实用性,为进一步分析低周疲劳对老化船舶结构极限强度的影响奠定了基础.     

船舶轴系设计与强度校核系统的程序设计

借助VB 6 .0和MDT建立了船舶轴系设计与强度校核程序系统。该系统能进行船舶轴系的初始设计 ,能对给出的方案进行校核计算并返回到原设计 ,从而实现船舶轴系的计算机辅助设计。实例计算表明 ,本系统具有界面友好 ,操作方便 ,直观精确等优点。     

油膜力耦合下质量偏心对船舶轴系振动的影响

船舶轴系运转的稳定性是船舶动力推进的重要性能,然而由于工作载荷变化的影响,航行中轴系的回转运动是不稳定的,常常伴随着回旋振动和扭转振动,导致轴系出现故障.同时由于船体变形、轴系校中状态和传动轴加工误差等等原因,船舶轴系存在质量偏心,在船舶轴承油膜力的耦合作用下,质量偏心是激起推进轴系振动的重要因素之一.文中研究了船舶轴承油膜力耦合作用下质量偏心对轴系回旋振动以及振动稳定性的影响关系,揭示了质量偏心对轴系振动的危害性.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命。因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点。基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程。在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律。     

船舶搁浅研究综述

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.本文从船舶搁浅力学、搁浅频率评估和破损船体剩余强度等方面阐述了船舶搁浅领域的研究现状,分析和总结了实船事故调查、试验、数值模拟和简化解析等方法;并对今后的研究提出了建议.     

油轮侧撞损伤后剩余极限强度快速预报方法

油轮舷侧的损伤情况与撞击船舶舷侧的球鼻艏形状关系密切,在油轮船体剩余极限强度预报中,不宜简单地将撞击区域完全视为破损失效。针对带球鼻艏船舶撞击油轮舷侧的3种典型碰撞场景,运用塑性力学原理,通过解析方法获得舷侧的具体损伤情况;然后通过解析方法计算得到破损后船体梁的极限强度。极限强度解析计算方法的准确性通过与3种箱型梁极限强度实验值的比较来进行验证。研究结果表明,所提出的方法对船侧损伤情况考虑周全,可以针对油轮船侧遭受带球鼻艏船舶撞击后的剩余极限强度进行快速、准确的预报。     

低周疲劳载荷下考虑累积塑性的船舶裂纹板剩余极限强度研究

研究表明在恶劣海洋环境中船体结构整体断裂破坏往往是低周疲劳破坏和累积塑性破坏的耦合结果。为考虑这两者耦合作用的影响,更为真实评估船体结构的极限承载力,文章基于累积塑性和低周疲劳裂纹扩展损伤准则,从理论上分析平面内低周疲劳载荷下裂纹板的残余极限强度,经过一系列数值模拟,首先讨论低周疲劳载荷对裂纹扩展行为的影响,然后随着疲劳裂纹扩展的发展,主要讨论初始变形、焊接残余应力、裂纹扩展长度对承受低周疲劳载荷的船体裂纹板极限强度的影响。研究表明,数值模拟与试验结果较为吻合,极限承载力随着轴向压缩载荷循环次数的增加而降低,且裂纹板由于塑性应变累积,承载能力下降更为显著。     

船舶轴系滑油中磨损铁屑含量预测方法

为有效解决船舶轴系滑油中的磨损铁屑含量预测与评价方面的问题,提出一种组合预测方法。为降低测量噪声对预测的影响,利用小波变换对测量序列进行降噪,选择Daubechies 4(Db4)作为小波基,结合软阈值函数对时间序列进行分解和重构,同时利用基于平滑度和均方根误差的复合指标确定最优的分解层数。采用非线性自回归神经网络(Nonlinear Auto-Regressive Neural Network,NARNN)进行预测分析,实现对变化趋势的预测和对保养时间的评估。以某船轴系滑油中的磨损铁屑含量历史数据为样本进行试验,结果表明该方法是有效的。     

基于EEMD和EIIKF的船舶轴系状态趋势预测研究

监测、分析、预测轴系的状态数据对保障船舶动力系统正常工作具有重要意义。基于船舶轴系振动状态监测,提出集合经验模态分解(EEMD)和增强型间歇性未知输入卡尔曼滤波器(EIIKF)相结合的故障趋势预测方法。在进行模态分解前,通过加入白噪声信号优化信号的可分解性,避免出现模态混叠。进而对滤波重构后的信号进行序贯分析得到振动信号的特征曲线,采用EIIKF方法对特征曲线分析预测,并通过引入间歇性参数,对部分未知输入项带来的不确定性进行补偿。在此基础上通过故障判别模型进行故障诊断,实现基于轴系振动信号的故障预测。利用实测故障样本数据对所提出的方法进行验证,其预测结果的及时性和准确性均优于一般模态分解和卡尔曼滤波器预测的方法,验证了改进后方法的有效性和优越性。     

复杂环境下船舶轴系推力信号辨识模型分析

为解决复杂环境下的船舶轴系推力信号辨识问题,提出一种基于时频分析和深度学习的轴系推力信号辨识模型。该模型首先以短时傅里叶变换（STFT）方法对轴系推力信号与环境干扰信号的时频特征进行提取,以频段分析方法对两种信号的频率（周期）和能量等关键特征进行计算;然后以循环神经网络（RNN）方法对模型中2种信号的关键特征进行充分训练,得到经泛化后的深度学习辨识模型;最后,基于实验室模拟实船的轴系推力信号与环境干扰信号数据对模型进行仿真试验和验证。验证结果表明,该模型在复杂环境干扰下施加恒定推力与动态推力时均具备良好的辨识能力,可为船舶轴系推力信号辨识技术的研究提供参考。     

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。     

含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹及腐蚀损伤对于浮式生产储油卸油装置（FPSO）结构来说难以避免,这将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构的剩余极限强度意义重大。目前针对裂纹及腐蚀损伤联合作用下FPSO结构剩余极限强度的研究相对欠缺,本文采用非线性有限元分析方法,研究了不同腐蚀及裂纹损伤组合形式下FPSO结构剩余极限强度的衰减规律。结果表明,腐蚀与裂纹损伤均导致极限强度线性衰减,并且腐蚀损伤对极限强度的影响远大于裂纹损伤。研究结果对FPSO结构的设计、维护与延寿具有一定的参考价值。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构剩余极限强度评估

裂纹及腐蚀损伤对于浮式生产储油卸油装置(FPSO)结构来说难以避免,这将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构的剩余极限强度意义重大。目前针对裂纹及腐蚀损伤联合作用下FPSO结构剩余极限强度的研究相对欠缺,文章采用非线性有限元分析方法,研究了不同腐蚀及裂纹损伤组合形式下FPSO结构剩余极限强度的衰减规律。结果表明,腐蚀与裂纹损伤均导致极限强度线性衰减,并且腐蚀损伤对极限强度的影响远大于裂纹损伤。研究结果对FPSO结构的设计、维护与延寿具有一定的参考价值。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

弹性基础上的三维编织复合材料板的非线性振动分析

基于宏-细观力学分析,考虑编织纱线连续性对材料性能的影响,建立了三维编织复合材料板的单胞模型.采用Reddy高阶剪切板理论,给出四边简支编织材料矩形板在不同几何参数、纤维体积含量和弹性地基参数情况下的vonKármán-Donnell型振动方程的解,并讨论了弹性基础刚度、面内载荷、边厚比和编织角等对编织复合材料板的振动频率的影响.理论分析结果与文献结果吻合较好.     

破损船体剩余极限强度的影响参数与敏感度分析

在对破损船体剩余极限强度的影响参数进行分析的基础上,提出了一个对破损船体剩余极限强度影响大小的衡量指标-敏感度.根据这一衡量指标,逐一分析不同破损状态对破损船体剩余极限强度的影响程度.针对不同的船型,对破损船体剩余极限强度的影响参数进行了分析及计算,并给出了一条实船的计算结果,最后得出了一些有应用价值和指导意义的结论.     

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。