冰与钢-泡沫夹层结构冲击特性研究

通过对冰与钢-泡沫夹层结构的冲击特性进行有限元仿真建模计算,得出其相关碰撞特性;同时计算得到的接触部位的压强和面积关系与ALIE所规定的压强-面积曲线作比较,确定材料模块选取的合理性。进而为系统研究冰与夹层结构以及船冰碰撞之间的耐撞性提供一定参考意见。     

基于钢-泡沫夹层结构的船与冰碰撞性能分析

运用非线性有限元基本理论,采用大型动态计算软件MSC.Dytran,建立了基于钢-泡沫夹层结构的船舶首部以及冰体的三维有限元计算模型,分析了碰撞力的大小、船首及内部结构的损伤变形和能量吸收等特性。为研究大型运输船舶船首结构与冰之间碰撞性能奠定基础。通过使用钢-泡沫夹层结构替换舷侧外板,在有效行程内降低了碰撞力和增加总体的能量吸收,提高了整体的碰撞性能。     

船体冰载荷的反演确定法（英文）

由于船体结构受到的外部载荷及载荷承受能力决定了船体结构的损伤程度，因此船舶在冰区海域航行的安全性与其受到的冰载荷直接相关。本文根据极地科考补给船S.A. Agulhas II的原型测量数据，给出了两种艉肩部冰载荷的反演确定方法：一种为根据试验建立的影响系数矩阵法来确定肋骨处受到的冰载荷，另一种为利用Tikhonov正则化建立的三种离散方式来确定外板区域受到的冰载荷。计算结果表明，这两种方法均能克服数据处理过程中的病态性并得到船体结构的冰载荷。     

基于SPH法的冰与船舶螺旋桨碰撞数值模拟

在结冰海域航行的船舶螺旋桨会因受到冰块的撞击而出现严重的损坏。该文建立了冰—桨碰撞计算模型,冰模型采用SPH(光滑粒子流体动力学)法,运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了螺旋桨与冰在不同速度、位置下碰撞和螺旋桨与不同半径冰碰撞下的动态响应。对比研究了在以上单一碰撞因素下桨的变形、单元最大应力以及碰撞过程中产生的碰撞力等响应差异,定性地得出上述因素对冰—桨碰撞的影响规律,为船舶螺旋桨抗冰性能的结构设计提供参考。     

冰区航行船舶冰阻力数值研究进展

冰阻力是影响船舶在冰区航行性能的关键因素。当前主要的冰阻力研究方法有经验公式法、模型/实船试验法和数值模拟方法。数值模拟方式能够对船舶破冰的全过程进行快速模拟,且模拟成本低,参数易于控制 、结果较为准确,是一种比较适宜的冰阻力预报方法。随着计算技术的进步,各种数值模拟方法层出不穷,其中包括基于网格单元的有限元模型,基于无网格方法的离散元模型、SPH法、近场动力学模型等;近年来,网格模型与无网格模型的耦合方法也逐渐发展起来。文章简要梳理了冰区航行船舶冰阻力数值研究的进展,并基于研究现状提出尚需进一步解决的问题,意在为进一步提高冰阻力数值模拟精度提供参考。     

冰区航行船舶冰载荷研究进展综述

文章对冰载荷预报技术进行了研究与评估。给出了冰载荷的描述、定义,对预报方法进行了分类,并讨论了预报技术中的困难与难点。综述了理论预报方法和数值模拟技术,并分析了这些理论和方法的特点。指出这些预报方法的优点与缺点,并对今后的研究与开发工作给出了几点建议。     

冰区航行

在高纬度航区航行时，经常遇到冰况，因而本文作者从船舶接近冰区前的准备工作，到冰区航行时的船舶如何操纵，车舵、风、流的如何利用，以及必要时如何锚泊，以至遇到困境如何申请破冰船的解救，以亲身感受提供给同行。     

冰区航行

如何保证船舶的冰区航行安全和冰区的货载安全?需要航海人员严格遵守冰区航行的相关规定,充分吸取前人的经验、教训,总结自己的实践经验。笔者有幸两次驾驶巴拿马型散装船冬季进入加拿大圣劳伦斯湾,都安全地完成了货载任务。现介绍如下,供参考。1对冰要有一定的认识     

冰丸除锈

船舶除锈是船舶在制造和维修保养过程中必须进行的一项工作,除锈质量的好坏直接影响到船舶的使用寿命。目前的船舶除锈方法有喷、抛铁丸除锈,喷砂除锈,高压水除锈,机械敲击除锈,手工拷铲,化学酸洗等等。近年来,国外正在研究爆炸震动和二氧化碳干冰除锈等新方法。由于船舶的体积大,线型复杂,因而给除锈工作带来一定的困难,上述各种除锈方法虽各有优点,但都存在着不够理想的方面。     

冰区航行船舶冰阻力研究方法综述

船舶在冰区航行时的冰阻力性能一直是国内外关注和研究的重点。冰阻力的研究主要集中在经验方法、数值模拟和实验研究三个方面。同时,由于冰区船舶在航行过程中频繁地与冰层或浮冰产生碰撞,海冰的材料结构和力学性质对冰阻力的研究有重要影响。文章从冰的物理力学特性出发,简要回顾几种重要的冰本构关系模型及其适用性;并从经验方法及试验与数值模拟相结合两个角度,回顾和讨论浮冰区和平整冰区中船舶的冰阻力性能研究进展;最后,基于研究现状提出尚需进一步解决的问题。文章旨在介绍冰区船舶冰阻力性能的研究进展,望能为后续冰阻力研究提供参考。     

半圆形构件冰力和冰温度膨胀力的试验研究

半圆形构件是港口工程中新型构件，通过冰力模型试验，研究了作用在构件上的水平冰力和竖向冰力，试验工况包括不同水溶和不同冰速，论述了构件内部存水冻结的可能性，分析了冰层温度场，采用层合板理论对冰层做了热弹性有限元的分析和计算，给出了冰层宽度最大的第一层冰的温度膨胀力，最后对于这种新型构件在渤海湾一带港口工程中的适用性提出了看法。     

航行于碎冰区船舶冰阻力与冰响应探析

[目的]为了分析冰区航行船舶与碎冰之间的相互作用,[方法]运用离散元模型结合欧拉多相流,对船舶在碎冰区域航行时船体与碎冰之间的相互作用关系进行探索。计算不同航速、不同碎冰密集度下船体的受力情况,并对冰船接触冰时的运动响应进行分析,从直观上解释碎冰阻力的变化原因,以及桨前来冰的运动情况。[结果]得出船体所受冰阻力主要是由碎冰与船体表面的摩擦和碰撞产生,并随航速的增大而增大,但当航速增大到一定值后,碎冰阻力不再增加,甚至还有减小的趋势。[结论]研究的工作可为冰区船型优化及其螺旋桨设计提供理论支撑。     

冰载荷的特性研究

应用六自由度数值模型对某破冰船的连续式破冰过程进行数值模拟,得到其冰载荷的时历,并将其与试验结果进行比较,验证该方法的正确性,同时分析冰载荷动态性变化的原因。通过计算得到破冰船在不同速度及冰厚条件下的冰载荷和运动响应,以及航速与船舶冰载荷之间的关系。     

奇特的冰制船

乌克兰科学院工程力学研究所的专家认为:冰是建造大吨位船舶的理想材料。这种奇特的冰制船舶,其制造过程就象浇注钢筋混凝土一样:以泡沫混凝士板作为模板,在模板里设置一些与冷却装置相连接的管子,接着,往模板内灌注普通的水。灌注一层后使其冻结,再灌注一层,再冻结一层,至到灌满(共三层)为止,这就是冰制船体的一小部分。然后再将它们一块一块地冻结在一起。     

冰区的船舶模型试验

涉及冰区船舶模型试验的技术发展水平时,不仅要对船舶模型和冰层厚度进行测量,还要考虑冰层的其它因素,比如冰层抗撞击程度(弯曲度或者抗碎强度),断裂韧度,弹性模数,以及人们关注的其它问题.     

钢焊接时产生冷裂缝倾向的鉴定法

据苏刊《焊接生产》1986年№3报道,焊接冷裂缝的发生或然率可用待试验的试样在不限定的时间内能经受的应力的最大值来评定.采用这种方法是将焊接后试样处于一个不变的负载状态,并按给定的变形速度进行试验.     

基于扩展多面体的离散单元法及其作用于圆桩的冰载荷计算

  目的  内聚区长度是处于破坏边缘的内聚力单元长度与其连接的其他内聚力单元长度之和,决定了网格的最大尺寸。精确估算内聚区长度并合理划分网格是影响计算精度的重要因素。  方法  为此,基于J积分的部分假设和已有的研究成果,在原有的内聚区长度计算公式中增加关于长厚比的修正函数,然后将修正后的内聚区长度计算公式应用于冰力学模型,再基于有限元法建立双悬臂梁数值模型进行模拟,并与试验结果进行对比,以验证修正后内聚区长度计算公式的精确性。   结果  研究表明,在一个内聚区长度内至少存在4个内聚力单元才能较精确地描述断裂过程。相关结果应用于三点弯曲试验模型模拟的结果显示,断裂点的极限载荷误差为2.9%且在合理范围内。   结论  修正后的内聚区长度公式更适用于冰材料。     

船-冰碰撞下冰材料有限元数值方法研究进展

浮冰碰撞下极地船舶结构响应研究是当今的热点话题.由于冰体是一种包含着固体冰、卤水、气体以及杂质等较为复杂的天然复合材料,其力学性质受盐分、杂质等成分含量,以及温度、应变率和形成年份等因素影响较大,开发准确有效的冰体材料本构模型以及有限元数值模拟方法是船-冰相互作用研究的关键难点问题.本文总结了几种常见的冰体有限元数值材料模型,如各向同性弹性失效材料模型、弹塑性材料模型、损伤材料模型以及可压碎泡沫型材料模型等;此外,选取了三种模型实验工况,开展了与实验场景相对应的不同冰材料模型下有限元数值模拟,对比分析了各自冰材料模型的特点以及应用局限;最后,总结了用于船-冰碰撞数值模拟的冰材料模型准确性和可行性评估方法,以便给今后所开发的冰材料数值模型提供验证手段.