水下管汇保护装置落物碰撞分析

水下管汇是水下生产系统中最重要的设施之一;但由于海洋渔业活动频繁,渔网拖拉与落物事故偶有发生,对水下管汇(PLEM:Pipeline End Manifold)可能会造成破坏,ISO 13628-1规范对渔网拖拉工况以及落物荷载做了讲解。渔网拖拉工况可以在在位分析中作为外部荷载来验证结构稳定性。本文主要介绍落物碰撞对对水下管汇的影响,为减少落物对水下管汇的损伤,以及如何配置合理的防护措施提供合科学依据。     

水下管汇防渔网拖挂设计

单点码头、深水油气田和边际油气田开采设计中,水下管汇(PLEM)是其中重要组成部分。但随着海洋捕捞业和养殖业的发展,渔网对PLEM的拖挂会造成PLEM的倾覆,甚至破坏;因而在PLEM的设计中,不但需要进行专门的防渔网拖挂结构设计,而且需要模拟渔网拖挂荷载,完成PLEM的渔网拖挂计算及稳定性校核。本文将通过总结笔者PLEM防渔网拖拉的设计经验,为PLEM设计提供合理的参考与建议。     

水下接触爆炸下多舱防护结构载荷特性及动响应研究进展

为探究水下接触爆炸载荷对大型舰船水下舷侧多舱防护结构毁伤的研究进展,从水下接触爆炸下多舱防护结构载荷特性及结构动响应2个方面综述国内外研究现状。对水下接触爆炸产生的冲击波载荷、复杂边界条件下的气泡载荷及高速破片侵彻液舱引起的冲击波载荷的研究现状进行综述;同时对水下接触爆炸下多舱防护结构的舷侧外板结构(背空板)、液舱结构及夹芯结构的响应研究现状分别进行综述。总结国内外学者对相关问题的研究成果,指出目前研究工作中存在的盲点,提出需要进一步研究和解决的问题,旨在为多舱防护结构的研究、设计和优化工作提供参考。     

按照海工国际标准设计计算眼板及发现的问题

海工国际标准ISO 13628-4中描述了眼板的设计计算。在实际应用中,发现国际标准ISO 13628-4中的安全系数取值有一定的问题。并且,本文利用计算单位分析,指出该标准有些计算公式在实践中存在一定的问题,建议相关设计人员谨慎使用。     

圆筒形生活平台总体强度分析

参考挪威船级社海工规范要求,分析平台极限载荷状态下的总体结构强度.应用海工规范公式对主船体结构中的板和筋进行规范校核,对主船体双层壳内的环形梁进行屈服和局部屈曲的强度校核,对大的板架结构开展针对各种屈曲类型的校核,结果表明,该生活平台在目标海况下的结构承载能力满足船级社的规范要求.     

60客位海景观光船结构强度计算和校核

由于工作于水下,水下观光船大量使用钢化玻璃结构,使船体强度的校核很难用常规规范的方法或舱段有限元方法,为此,运用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对60客位海景观光船进行全船有限元建模,根据规范计算波浪和运动载荷,对模型进行加载,计算得到全船包括钢化玻璃结构在内的应力分布和相对变形情况.     

改进V型夹层板近场水下爆炸抗冲击性能研究

对水下爆炸结构的响应进行分析,设计相应的结构来降低载荷效应是提高舰船抗冲击性能的重要研究内容。基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法,考虑流-固耦合等因素的影响,建立完整的水下爆炸数值模型,运用显式动态分析对普通加筋板、常规V型夹层板、改进的V型夹层板进行近场水下爆炸作用下的动响应分析,从结构与流体的相互作用、结构产生的变形、吸能特性等角度综合分析。结果表明,改进后的V型夹层板抗冲击防护性能明显提高,可为舰船抗冲击结构设计提供一定的参考。     

改进V型夹层板近场水下爆炸抗冲击性能研究

对水下爆炸结构的响应进行分析,设计相应的结构来降低载荷效应是提高舰船抗冲击性能的重要研究内容。基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)算法,考虑流-固耦合等因素的影响,建立完整的水下爆炸数值模型,运用显式动态分析对普通加筋板、常规V型夹层板、改进的V型夹层板进行近场水下爆炸作用下的动响应分析,从结构与流体的相互作用、结构产生的变形、吸能特性等角度综合分析。结果表明,改进后的V型夹层板抗冲击防护性能明显提高,可为舰船抗冲击结构设计提供一定的参考。     

波浪作用下单桩式风机基础防护设施极限强度研究

针对防护设施的研究多集中于船撞下的抗碰撞性能方向,缺少对防护设施自身安全性校核的问题,基于单桩基础海上风机的防护设施在波浪载荷下的情况,提出了一种防护设施的设计方案。该方案使用GeniE模块建立结构的有限元模型,在HydroD模块中计算结构在各海况下的应力分布,并在Xtract模块中对结果进行后处理,对恶劣海况下结构的极限强度进行校核。结果表明：防护设施满足安全要求。     

新型干树半潜平台整体强度分析

以新型干树半潜平台为研究对象,采用随机性设计波方法对结构水动力响应进行分析,计算波浪载荷和设计波参数,并对平台整体结构强度进行分析,依据规范对结构强度进行校核。结果表明,新型干树半潜平台整体强度和UC值满足相关规范要求。采用随机性设计波方法确定的平台上船体主导载荷为水平剪力垂向加速度工况;上浮箱立柱连接处、下浮箱顶部以及节点侧面区域为高应力区,对该区域应重点关注并进行疲劳强度校核。为新型干树半潜平台结构安全和后续疲劳分析提供理论依据,为平台结构安全提供保障。     

U型折叠式夹层板防护性能数值仿真分析

开展夹层板单元防护性能研究可为舰船防护结构设计提供指导。以某船底加筋板架为应用对象,设计出U型折叠式夹层板结构;利用MSC.Dytran对船底板架及夹层板结构在水下爆炸冲击载荷下的动态响应进行数值仿真分析,通过分析流-固耦合压力、损伤变形、速度、加速度、结构塑性吸能等性能参数,对比研究两结构的防护性能;分析夹层板在不同冲击强度下的损伤特性,面板厚度、夹芯板厚、夹芯与面板夹角、夹芯单元宽度、夹芯高度等结构参数对夹层板损伤变形、结构吸能等特性的影响。通过研究得到了U型夹层板在水下爆炸冲击载荷下的损伤特性、变形模式等,U型夹层板的防护性能明显优于传统加筋板架,夹芯层在夹层板抵抗水下冲击载荷中起到关键作用,结构参数对防护性能产生不同程度的影响。     

5100m车道客滚船均布设计载荷工况计算

以意大利船级社船体结构规范为基础,结合5 100 m车道客滚船实际项目的设计经验,对比客滚船的各种均布设计载荷(Uniform Design Load, UDL)的计算方法,校核UDL设计载荷与轴载荷的匹配情况。针对UDL大于实际装载载荷的情况,对比基于轴载荷的舱段分析与全船UDL工况分析,给出一套UDL同步移动区域的计算方法,将增加结构重量带来的不利影响降至最低。     

水下爆炸条件下自由场压力载荷时频特征分析

在舰船结构水下爆炸试验中,为了研究水下爆炸条件下水中自由场压力载荷的时频特征,针对某水下爆炸试验自由场压力测试试验数据,基于小波分析对信号进行时频特性分析,得到水中自由场压力信号的时频分布和能量分布状况。分析结果表明:针对水下爆炸自由场压力载荷,基于小波分析技术对其时频特征进行分析,可得到水下爆炸自由场压力载荷所包含的频率信息、强度信息以及不同频段下的载荷持续作用时间等信息;另外,可对冲击波、滞后流和二次压力波这3个不同信号阶段进行频段与能量统计分析;在不同频段上对冲南击信号的能量进行统计发现,冲击波阶段在8 k Hz以下频段集中了超过90%的能量,其中4 k Hz以下频段的能量最大,在滞后流和二次压力波阶段,需特别重视250 Hz以下的低频段对船体结构及设备的影响,该结果对舰船结构及设备的抗冲击防护具有借鉴意义。     

ASME锅炉及压力容器规范在潜艇结构中的适用性分析

潜艇校核常用的是舰船通用规范,但考虑到潜艇某些结构主要承受压力载荷,可采用锅炉及压力容器规范,简称ASME规范,对潜艇的平面舱壁结构进行静强度校核。压力容器规范校核引入分析设计方法,将应力进行分类,对结构不同部位采用不同校核标准,较舰船通用规范能够更充分利用结构。压力容器规范主要适用于板壳结构,而舱壁主要为加筋板结构,所以舱壁校核使用ASME规范时还需要进行一些补充,从两类规范校核结果可以看出,补充后的ASME规范适用于潜艇舱壁结构。     

双体船型清污船结构强度评估

基于中国船级社《小水线面双体船指南》(2005),考虑双体船的静水载荷、重力载荷和环境载荷等,确定设计载荷和设计工况,采用有限元分析的直接计算法,对双体船的主船体及连接桥结构进行强度评估。结果表明:该双体船结构满足强度校核要求,高应力发生在货舱端部的连接桥附近和艏部导流板处。     

基于数值计算的调距桨桨叶强度校核方法

针对复杂的螺旋桨几何外形和载荷分布,为解决其强度校核问题,首先,采用单向流固耦合CFD方法和有限元方法对螺旋桨的结构强度进行计算分析,通过与文献推荐的安全系数进行比较,验证了该方法的合理性;然后,采用此方法对设计的调距桨在设计工况和系柱工况进行强度校核,同时与校核规范进行比较。结果表明,和现有的强度校核规范相比,此方法能提供更多的调距桨结构强度信息。该方法是先求解RANS方程来获取桨模表面的水动力压力系数,然后划分实桨的有限元模型,再把压力系数插值到有限元网格节点上计算得到实桨表面的水动力载荷,同时施加离心力,求解得到最大等效应力和应变,从而计算得到安全系数,可为调距桨的强度研究提供一种数值计算手段。     

舷侧多舱防护结构抗冲击性能数值研究

舷侧多舱防护结构对水下爆炸载荷直接作用后的舰艇生存能力具有较大影响,研究舷侧多舱防护结构的抗冲击性能对优化和设计新型多舱防护结构具有重要意义.通过对典型舷侧防护结构在水下接触爆炸载荷作用下毁伤过程系统分析,揭示了多舱防护结构近结构在接触爆炸载荷作用下不同破坏模式机理;通过改变炸药量及多舱防护结构板厚,得到了膨胀舱外板对多舱防护结构抗冲击性能影响最大,隔板厚度不应大于膨胀舱外板厚度的结论.     

全回转拖轮艏部带缆桩甲板支撑结构强度分析

带缆桩、导缆器等系泊设备,在船舶处于系泊作业时,会受到很大的集中载荷作用。为保证系泊的安全,中国船级社MSC/Circ.1175通函要求必须对系泊设备的支撑结构进行有限元强度分析。以2200马力全回转拖轮为研究对象,以中国船级社《国内航行海船建造规范》(2006)为依据,采用MSC.Patran/Nastran有限元软件对该拖轮艏部带缆桩甲板支撑结构作强度校核,其结果可为同类船舶艏部带缆桩处结构设计和优化提供参考。校核结果表明,该船艏部甲板支撑结构满足规范中的强度要求。     

水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构模型的仿真分析

为了降低水下接触爆炸载荷作用对舰船结构的破坏力,提出舰船防护结构模型的仿真分析方法。以船体防护结构为基础搭建相应模型,模拟水下接触爆炸过程,并计算爆炸过程中舰船承受的载荷量。通过分析舰船结构的防护响应机理,得出水下接触爆炸载荷作用下舰船防护结构模型的分析结果。为验证设计分析方法在实际舰船防护结构优化中的性能设计仿真实验,经过实验发现应用设计分析方法可以有效提高舰船结构的防爆性能,相比传统的分析方法防爆性能更高。     

小水线面双体船设计载荷研究

横向对开力是小水线面双体船的主要载荷.文章根据CCS(2005)、ABS(1999)规范及船模试验所得载荷值,对小水线面双体船横向对开力的估算公式进行重新回归,提出CCS(2005)修正公式;对规范中小水线面双体船强度校核时合理的载荷大小及相应的工况组合形式进行探讨,提出更为危险的60°/120°斜浪工况组合情况;并选取6种较为严重的典型工况进行全船有限元分析,得到各典型工况下船体结构的应力分布特点,为小水线面双体船的载荷估算及初步设计提供了理论依据.