流场中功能梯度材料圆柱壳的频散特性

文章基于Love壳体理论和Helmholtz波动方程推导了内外流场作用下功能梯度材料圆柱壳流固耦合振动方程。研究了流场作用下功能梯度壳内传播波的频散特性,并与各向同性圆柱壳进行比较。研究表明：在以拉伸和扭转运动为主的频段上,功能梯度壳体的材料特性改变对各支传播波相速度的影响较大,且扭转运动对应频段所受的影响大于拉伸运动对应的频段,而对弯曲波相速度的影响较小。该文可为水下航行器新型复合材料壳体的波动特性研究提供参考。     

热环境下功能梯度圆柱壳的频散特性

基于经典壳体理论推导了温度场作用下功能梯度材料圆柱壳自由振动方程,研究了沿厚度方向不同温度分布对功能梯度壳体频散特性的影响。研究结果表明:以径向弯曲运动为主的传播波受热效应影响较为显著;温度效应对近场衰减波的影响随着频率的增大而减弱;共轭衰减波向近场衰减波转化的频率随着温度的升高而增大;与满足一维稳态热传导条件的温度分布相比,壳体最大温升相同时,均匀升温对壳体频散特性的影响较大。该文结果可为功能梯度材料结构在热环境中的波动特性研究提供参考。     

壳体受激响应的频率／波数谱分析法

本文利用快速傅里叶变换和最大熵谱分析计算频率／波数谱，对某水下航行器中段壳体的受激响应特性进行了频率／波数谱分析，得到了振动波在该壳体中传播的波数、波速、波型和波的传播方向，与理论分析相比，结果吻合较好。     

频率／波数谱在壳体振分析中的应用

本文从波动理论出发，推导了振动波场的测试理论，介绍了频率／波数谱分析方法。频率／波数谱不仅可提供频域信息，也可提供波数域信息，即波传信息。用此法分析壳体结构的受激响应的结果表明，用这种方法研究结构振动具有其独特的优越性。     

波群作用下的泥沙悬移实验研究

对波群作用下沙质海岸上破波带内的泥沙悬移进行了实验研究。文中描述了坡度为1:10的沙质海岸模型上的流体速度、泥沙浓度和波面升高的同步测量。通过实验数据分析不同调制系数的波群对泥沙悬移的影响,以及波群作用下泥沙悬移处湍动能和泥沙悬移之间的联系。实验结果表明在波群传播过程中湍动能伴随波高增大而增大,当波群中最大波高经过测量点后湍动能开始减小。泥沙浓度随着湍动能的增加而增加,间歇性高湍动能现象与泥沙悬移无关。     

管路结构振动能量传递规律研究

为研究管路系统中振动能量的传递规律,建立了2根半无限长管道结构的纵弯耦合振动模型,基于波分析法,分别研究了2根管道在各类不同的连接边界条件下,弯曲波振动传递规律。引入无量纲系数,简化方程组,推导出弯曲波入射时在不同边界条件下的反射及透射系数。通过数值分析得到了弯曲波入射条件下,参数变化对振动能量传递规律的影响,研究结果表明两管连接刚度主要影响高频振动,两管夹角主要影响低频振动,扭转刚度会使振动能量曲线产生波谷,且当扭转刚度值较低时,对低频振动影响较大,计算结果对管路结构在不同工况下连接参数的选择具有指导作用。     

“■”型浮箱式防波堤运动特性和锚链力试验

通过二维断面物理模型,试验研究了"■"型浮箱在规则波作用下的运动量和锚链力与相对宽度、水深、波高、锚链与竖向初始夹角以及锚链拖地长度等影响因素的变化关系。结果表明:波高是影响浮箱运动量和锚链力最敏感的因素,浮箱升沉、横摇和锚链力随波高增大而增大;相对宽度与水深的改变对锚链力的影响较为随机,锚链力并不随着波周期增大而增大,主要原因是波周期越长,浮箱的消浪效果较差的缘故;锚链与竖向初始夹角增大,浮箱横移有所减小,对锚链力而言,30°夹角较为合适;锚链拖地长度加长,横移明显增大,锚链力则有所减小。与矩形浮箱相比,""型浮箱的横移和升沉要大于等于矩形方箱,横摇则小于矩形浮箱,两者的锚链力相差不大。     

规则波作用下挡浪板式防浪墙波浪力研究

通过物理模型,对挡浪板式防浪墙的波浪力进行研究。研究表明:规则波作用下挡浪板式防浪墙的水平波浪力和浮托力随时间变化呈双峰现象,水平总波浪力与浮托力随波高、水深的增大而增大,随波坦的增大先减小后增大;挡浪板式防浪墙挡浪板倾角的不同不影响波压力的分布规律,相同工况下,波浪力随倾角的减小而增加。据此,得出不同倾角下水平波压力换算系数公式,并对工程设计提出相应建议。     

不规则波作用下的泊位长周期波浪试验研究

基于港口波浪整体物理模型试验并将泊位水域的波浪进行长短波分离,对不规则波作用下的泊位水域长周期波高的分布规律进行研究。结果表明:旧防波堤的反射对泊位处的长周期波高影响较大,其反射性能越强,泊位受长波危害越严重,在进行港口规划建设过程中可以通过减少港域原有建筑物的反射性能来减小港内长波;单向不规则波在泊位处的长波波高明显大于多向不规则波,在港口前期建设规划时用单向波来考虑长周期波浪对港内泊稳的影响更偏安全;泊位处的长周期波高随着入射波高、周期的增大而增大且波向的改变对港内的长波有一定的影响,但只当波向变化较大时,长波波高随波向的变化规律才明显。     

不规则波作用下排桩式透空堤透浪系数试验研究

排桩式透空堤是一种新型的防波堤形式,通过三维的波浪物理模型试验,分析了不规则波作用下相对入射波高、相对波长、相对堤宽、不同波向以及桩间肋板等因素对排桩式透空堤透浪系数的影响规律。试验结果表明:透浪系数会随着相对入射波高和相对堤宽的增大而减小,随着相对波长的增大而增大;与正向波相比,波浪斜向入射时的透浪系数较大。此外,与桩间不带肋板的排桩式透空堤相比,带桩间肋板的排桩式透空堤具有更明显的消浪效应,对于透浪系数的衰减率在10%～60%之间。当排桩式防波堤主要受正向来浪作用时,整体物理模型值与整体数值模拟值和断面物理模型值的误差较小;然而,当排桩式防波堤受斜向来浪作用较为明显时,整体数值模型值和断面物理模型值与整体物理模型值之间存在不可忽视的误差,此时应该配套进行整体物理模型试验来进一步确定结构设计参数。     

Ice impact response and energy dissipation characteristics of PVC foam core sandwich plates: Experimental and numerical study

In this paper, the dynamic responses and energy dissipation characteristics of polyvinyl chloride (PVC) foam core sandwich plates under ice impact are investigated. The ice impact tests of PVC foam core sandwich plates were conducted by employing the horizontal impact experimental apparatus. The finite element simulations were conducted to analyze the dynamic response of PVC foam core sandwich plates based on soil and concrete material model for ice impactor. It was demonstrated that numerical results were in good agreement with experimental results. The deformation modes of the top facesheets were coupling of local indentation with global bending deformation, while the deformation modes of bottom facesheets were overall bending deformation. The permanent deformation of face sheets show that the impact resistance of sandwich plate is better than that of equivalent weight hull plate (EWHP). In addition, based on the actual navigation environment of ship, the effect of impact angle and ice floe shape on dynamic response and energy dissipation are analyzed.     

加肋圆柱体水下低频辐射声特性研究

为掌握不同激励下加肋圆柱体水下低频辐射声频谱特征,揭示辐射声峰值对应的优势模态及弯纵耦合现象规律,该文利用三维水弹性声辐射计算方法,针对加肋圆柱体的梁模型和有限元壳模型,计算分析其水下不同激励的声源级传递函数,分析声源级曲线峰值与单个模态声源级分量的对应关系,得出垂向激励时,辐射声峰值对应于垂向弯曲模态;轴向激励时,辐射声峰值对应于轴向模态,同时运用壳模型计算结果发现梁模型所不能反映的弯纵耦合现象。比较了不同激励辐射声源级传递函数,得出所分析频带内,轴向单位力激励总声级比垂向略大。并比较不同模型的结果,指出梁模型的适用范围。     

Mode transitions in vortex-induced vibrations of a flexible pipe near plane boundary

A pipe model with a mass ratio（mass/displaced mass） of 4.30 was tested to investigate the vortex-induced vibrations of submarine pipeline spans near the seabed.The pipe model was designed as a bending stiffness-dominated beam.The gap ratios（gap to diameter ratio） at the pipe ends were 4.0,6.0,and 8.0.The flow velocity was systematically varied in the 0-16.71 nondimensional velocity range based on the first natural frequency.The mode transition between the first and the second mode as the flow velocity increases was investigated.At various transition flow velocities,the research indicates that the peak frequencies with respect to displacement are not identical along the pipe,nor the frequencies associated with the peak of the amplitude spectra for the first four modes as well.The mode transition is associated with a continuous change in the amplitude,but there＇s a jump in frequency,and a gradual process along the pipe length.     

渔船轴系扭转振动的计算及图形系统

通过对４４１ｋＷ艉滑道拖网渔船轴系分析,介绍了在自由航行和起网两种工况下,轴系扭振光量系统的建立和扭振计算的ＣＡＤ方法,并绘制出相应的振型与扭振应力图形,从而为动态监测提供了理论分析依据。     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。     

膜片橡胶联轴器径向刚度特性分析研究

介绍了膜片橡胶联轴器的结构及工作特点,分析研究了橡胶块与两端膜片组之间不同的连接方式以及不同的橡胶块截面形状尺寸对该联轴器刚度特性尤其是径向刚度的影响,给出了改善该类联轴器刚度特性的途径。     

Tests on ultimate strength of hull box girders made of high tensile steel

The experimental results of the collapse of three box girders subjected to pure bending moment are presented. The structures are made of high tensile steel of 690 MPa of nominal yield stress reinforced with bar stiffeners of the same material. The moment curvature curves are presented covering the pre- and post-collapse regions. The modes of collapse for each box girder are discussed considering the variation on the panel's slenderness. The concept of efficiency of high tensile steel structures is introduced. The concept is very useful to identify the governing parameters affecting the ultimate strength of 3D structures under predominant bending moment.     

船用大功率两级人字齿行星传动系统的振动特性研究

单级行星传动的动态特性已有很多学者研究,但特大型机械装置(如舰船)中应用的两级人字齿行星传动的动态特性研究还未见报导。为此文章在两级人字齿行星齿轮系统的弯扭耦合动力学方程的基础上,对此行星齿轮系统进行了自由振动的动态特性分析,揭示出两级人字齿行星传动的三种振动模式:星形轮系振动模式、行星轮系振动模式和耦合振动模式,并对三种振动模式进行了特征值问题和模态问题的研究,得到了系统固有频率和振型之间的相互关系,为进一步的动态特性分析奠定了理论基础。     

大开口船舶扭转强度及结构加强方式研究

文章介绍了大开口船舶扭转强度的薄壁杆件理论计算,以120 TEU内河集装箱船为例,详细计算了该船的扭转强度及弯扭合成应力;并对120 TEU集装箱船结构加强方式进行了研究,从中找出较佳的抗扭结构加强方式,得到一些具有工程应用价值的结论.     

An advanced theory of thin-walled girders with application to ship vibrations

The paper presents an outline of the advanced theory of thin-walled girders. The improvement includes shear influence on torsion as an extension of shear influence on bending. The analogy between bending and torsion is recognized and pointed out throughout the paper. Complete differential equations of coupled flexural and torsional vibrations for a prismatic girder are derived. In addition, the 8 d.o.f. beam finite element, utilizing the energy approach, is constituted with stiffness and mass matrices, and load vectors. The paper describes determining of geometrical properties of multi-cell open cross-sections by employing the strip element method. Numerical procedures for vibration analyses are outlined. Furthermore, dry natural vibrations of a VLCS (Very Large Container Ship) are analysed by 1D FEM model as a prerogative for hydroelastic analyses of these relatively flexible vessels. Influence of transverse bulkheads is taken into account by increasing torsional stiffness of the ship hull proportionally to their deformation energies. Validation of 1D FEM model is checked by correlation analysis with the vibration response of the fine 3D FEM model.