航行气垫船激励均匀水深浮冰层位移响应的数值模拟

在均匀水深条件下,基于 ALE算法对匀速航行气垫船激励浮冰层的位移响应问题进行数值模拟。计算不同气垫船速度和河道岸壁宽度条件下的冰层位移响应,获得对应于冰层最大垂向位移变形情况下的气垫船临界速度。计算结果与理论解和试验结果符合良好,验证计算方法的有效性。计算结果表明：在临界速度时冰层下陷位移达到最大,而河道岸壁的存在将会使临界速度减小。     

航行气垫船激励均匀水深浮冰层位移响应的数值模拟

在均匀水深条件下,基于ALE算法对匀速航行气垫船激励浮冰层的位移响应问题进行数值模拟。计算不同气垫船速度和河道岸壁宽度条件下的冰层位移响应,获得对应于冰层最大垂向位移变形情况下的气垫船临界速度。计算结果与理论解和试验结果符合良好,验证计算方法的有效性。计算结果表明:在临界速度时冰层下陷位移达到最大,而河道岸壁的存在将会使临界速度减小。     

气垫船三维耐波性分析

文章将气垫船耐波性分析理论从二维发展为三维,在Matlab平台上编制相应计算程序,所得计算结果同原有二维分析结果对比,对气垫船固有特性描述更为明确,计算结果令人满意。在此基础上,对某艇三维耐波性响应进行了分析,计算结果显示在艇固有频率处,升沉、纵摇和横摇响应互相耦合,使艇处于危险工况。该结果可供工程设计和驾驶者参考,具有一定的实际应用价值。     

船舶碰撞外部动力学数值模拟研究

为提高船舶结构碰撞动力学计算精度,本文首先建立船舶结构碰撞动力学模型,并对材料应变过程进行详细的受力分析。建立精确的用于描述材料塑性流动应变模型。基于Matlab软件对船舶碰撞外部动力学过程进行数值计算,得出结构碰撞载荷及能量响应。计算结果表明,整个碰撞过程中,结构应变呈现出连续增长趋势,结构的屈曲将连续发生,表明船身结构受到破坏后将无法保持其强度的稳定性。     

全垫升气垫船内部流场的数值模拟与改进

应用计算流体力学(CFD)方法对全垫升气垫船气囊内部的气动特性进行数值模拟计算,获得了气囊内的三维流场分布.其中的关键问题是气囊的排气孔壁面的处理,文中采用了多孔介质模型进行近似,针对气囊前后端压力不平衡的问题,分别采用在进气道内设置导流叶片和在气囊通道中设置隔断两种方法使压力趋于平衡,并通过数值试验找出其最佳位置.此外,文章还对实船相似设计的合理性进行了讨论.     

护舷碰撞过程有限元数值模拟

本文基于ANSYS-LSDYNA,采用有限元方法模拟了钢板撞击橡胶泡沫型护舷的全过程,分析了钢板在撞击过程中速度改变量、不同时刻护舷的应变量以及护舷等效应力,结果表明有限元是一种有效的研究护舷碰撞过程的方法.     

滚石碰撞冲击数值模拟分析

随着山区道路与隧道的发展与广泛应用,隧道进出口上部岩体发生掉块、落石的情形时有发生。该类落石对隧道进出口与道路安全的影响日益成为严重安全问题。然后现有关于落石冲击的研究中,冲击计算主要以半经验半理论为主,然而各类算法的适宜性、合理性一直未能得到充分验证。文中通过理论分析结合三维数值模拟对落石的冲击力算法及其落石尺寸、自由落高和缓冲土层厚度等指标的相关性进行了研究,得到了关于落石冲击力计算的有益结果。     

船舶舷侧与小型冰山碰撞数值模拟分析

[目的]研究船舶舷侧结构与小型冰山的碰撞问题.[方法]基于罚函数法和任意拉格朗日?欧拉(ALE)方法建立非线性有限元分析模型,针对某油船的船体双层舷侧结构与球形冰山的相互作用过程进行数值模拟,考虑船体结构的变形、海冰的破坏以及碰撞过程中的水动力作用,分析不同碰撞角度对碰撞速度、碰撞力以及结构能量吸收的影响.[结果]结果...     

气垫船围裙成型数值计算与试验研究

气垫船围裙为三维复杂柔性结构,承受的外载荷复杂,其成型计算具有强非线性特点,一直是气垫船研究的重点和难点。论文以某极地运输气垫船围裙为研究对象,采用有限元方法,基于动态显式求解法计算了围裙典型分段和全船围裙的成型,并通过围裙典型分段模型成型试验和气垫船缩尺船模陆上静垫升试验分别对围裙成型计算方法及其对陆上静垫升特性的影响进行了分析。结果表明,基于有限元法的围裙成型计算方法较传统解析方法精度更高,与成型试验结果相比误差更小;全船围裙成型有限元计算结果与典型分段计算结果基本一致,基于全船围裙有限元法计算得到的静垫升特性参数预报精度较高,对提高气垫船总体性能预报精度具有指导意义。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.     

船舶与高桩码头碰撞过程的数值模拟

基于ANSYS/LS-DYNA软件,模拟5 000吨级件杂货船分别以2 m/s和5 m/s两种撞击速度与江阴港3万吨泊位高桩码头的碰撞过程。得到并分析了船与高桩码头之间碰撞的能量变化和作用力,与船桥碰撞规范结果进行比较,得出了一般规律和特点,从而为同类码头的设计、维护等提供理论上的支持及工程上的应用指导。     

基于傅里叶伪谱方法的气垫船移动兴波时域模拟

基于傅里叶伪谱提出了在时域上模拟气垫船线性兴波的新方法,计算了气垫船在匀速和匀加速直航工况下的兴波波形和兴波阻力.通过与相关文献结果的比较,验证了方法的正确性.讨论了气垫船气室压力分布对兴波阻力的影响.研究表明,论文提出的方法准确可靠,运算速度快、效率高;在气垫船航行中使用该方法对阻力进行实时预报和对气室压力分布加以调...     

船舶碰撞过程船体表面动力学数值仿真

为保障船舶航运安全,研究船舶碰撞过程船体表面动力学数值仿真方法.考虑船舶的尺寸参数与材料性能参数,选取随动强化模型仿真船舶材料构建船舶有限元模型;设置碰撞速度、角度与位置,材料属性,接触力、摩擦力以及水流对船体的影响等参数,采用Ansys有限元软件内的显示动力学模块求解船舶碰撞过程船体表面动力学方程与能耗耗散方程.结果...     

船与FRP浮箱非线性动力学碰撞过程的数值仿真

介绍了自定位防船撞FRP浮箱的结构特点;基于ANSYS/LS-DYNA软件平台,对一艘2000DWT散货船与防撞浮箱正撞和8°斜撞的非线性动力学过程进行了数值仿真研究;分析了能量耗散过程、碰撞力衰减时程以及碰撞区的结构变形与损伤失效过程;为该装置的工程设计与工程实验提供了理论依据。     

基于显式动力学理论的冰桨碰撞数值分析

船舶在冰区环境中航行时,螺旋桨不可避免地会与冰块发生碰撞作用。针对冰区环境冰桨碰撞问题,以显式动力学理论为基础,某多功能船舶的螺旋桨为研究对象,建立了冰桨碰撞模型。使用Ansys有限元计算方法分析了不同速度、不同碰撞位置、不同尺寸大小的冰块对螺旋桨碰撞的动态影响。结果表明,冰块速度、碰撞位置、冰块尺寸对螺旋桨的损坏有着明显影响,定性得出冰桨之间的碰撞规律。     

基于三维解析法的船舶碰撞外部动力学研究

目前国际上船舶碰撞外部动力学的解析法研究均局限于船体碰撞运动的二维假设,忽略了可能存在的大幅横摇。依据文献[1]给出的二维船舶碰撞数学模型,建立了包括横移、纵移、首摇和横摇在内的三维船舶碰撞数学模型,并编制程序对文献[2]中的算例进行计算,计算结果表明船舶横摇运动在大多数船舶碰撞情况下是不可忽略的。     

钛合金耐压壳在碰撞下的动力屈曲数值模拟

潜器在航行时有可能与礁石、冰山、其他潜器等发生碰撞事故,碰撞会导致潜器部分结构出现受损、变形、发生屈曲等情况.近年以来,耐压结构在碰撞下的动力屈曲问题引来众多学者的关注与研究.本文利用有限元软件Ansys/Ls-dyna对钛合金耐压壳在碰撞下的动力屈曲展开研究,分析撞击速度对耐压壳动力屈曲的影响.结果表明:在撞击速度达到使耐压壳发生屈曲前,碰撞过程中的最大碰撞力与平均碰撞力的比值可能不变;在不考虑其他因素(耐压壳的厚度,弹性模量,静水压力等)对碰撞力影响的前提下,撞击速度在达到使耐压壳发生动力屈曲前,与最大碰撞力和平均碰撞力近乎呈线性关系.     

闭口帽型薄壁梁结构碰撞性能的数值模拟

对汽车碰撞中对碰撞能量吸收起重要作用的典型截面的薄壁梁进行了碰撞性能行的有限元仿真,并分析了仿真结果。本文讨论了建模中的单元算法选择、接触－碰撞算法、点焊的处理和摩擦问题。本文还将有限元仿真结果和试验结果进行了比较,可以看到结果是一致的。     

夹层板系统碰撞性能数值仿真分析

夹层板系统(SPS)具有优越的力学性能,在修船中应用广泛。夹芯层具有很好的缓冲作用,可作为耐撞结构应用于船舶结构设计,提高其耐撞性能。基于非线性有限元软件ABAQUS分析SPS在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等力学行为,并对比分析其与加筋板架、折叠式夹层板的碰撞性能,最后研究了自身结构尺寸参数对其碰撞性能的影响。研究表明,SPS具有良好的碰撞性能,优于加筋板架和折叠式夹层板。SPS自身结构参数对其碰撞性能有一定影响,面板厚度增加,上下面板吸能明显增加,比能随着面板厚度的增加呈下降趋势,对夹芯层的吸能及比能影响不明显。夹芯层高度增加,夹芯层和上面板吸能明显增加,上面板比能增加最快,对夹芯层和下面板的比能影响不明显。     

不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响,本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型,流体域采用ALE描述,船-桥结构采用Lagrange描述,通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比,验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟,并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小;附加质量模型会略微夸大桥墩位移,但差别较小;两种模型的船舶撞损差别较大,不考虑流体时将夸大船舶撞损程度,最高可达21%;流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响,流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。