船体表面应力腐蚀问题的一种无网格计算方法研究

文章采用无网格方法(MLPG)中最简单的MLPG5技术,对船舶表面微裂缝在腐蚀工作环境中向内扩展情形进行了数值计算模拟,计算中假设了船体材料为各向同性,并引入了线弹性假设。对比以往的有限元计算方法,发现处理裂缝扩展的数值计算问题时,无网格计算方法显示了其独特的优越性。同时,根据材料特性、外荷载以及温度等参数的变化,文中分别描述了三种可能的裂缝扩展方式:裂缝钝化、稳态以及非稳态的快速破环等。     

船舶结构应力腐蚀疲劳的模糊可靠性计算

采用将实际裂纹作为随机变量,临界裂纹作为模糊随机变量处理的形式,计算了在书知裂纹尺寸下的腐蚀应力件的模糊可靠度,研究对于进行腐蚀应力下的疲劳疲劳纹可靠２性研究,具有较好的实际应用价值及广泛的推广前景     

船舶结构时变可靠性分析的一种非线性腐蚀模型

疲劳和腐蚀是削弱船舶结构强度的两大重要因素。由于这两个因素都是随时间渐变的，因此考虑这两个因素的可靠性分析称为时变可靠性分析。在时变可靠性分析中，腐蚀模型起着十分重要的作用。本文在对现有腐蚀模型进行比较的基础上。提出了适用于船体结构时变可靠性分析的一种非线性腐蚀模型。该模型可以较好地模拟钢结构在腐蚀环境下的腐蚀损伤过程，并且作为它的特例，能包容文献中提到的几种主要腐蚀模型。在此基础上，把腐蚀增长处理成随时间变化的随机变量，应用时变方程预报了一个平板单元的可靠性，并与用现有腐蚀模型预报的结果进行了比较。     

内河船舶的腐蚀和检查

内河船舶腐蚀对船舶安全以及水域清洁所造成的威胁越来越受到各方的关注。本文阐述了内河船舶腐蚀机理,指出常见的腐蚀类型,并针对性地提出安全检查方法。内河船舶的腐蚀是影响其寿命的最大的因素之一。腐蚀不但能够降低船舶钢结构的强度,缩短船舶寿命,还会增加航行阻力,降低航速,影响船舶性能和航行安全。内河航运的发展虽然取得了很大进步,但是目前仍存在相当比例的老旧船舶。因腐蚀导致结构损坏和破坏,财产甚至生命的损失屡见不鲜。至上世纪70、80年代起,国际上对     

船舶水下结构噪声数值计算方法研究概况

本文回顾了舰船水下结构噪声数值计算方面的发展,阐述了应用不同的方法和措施计算水下结构辐射噪声的特点和现状,为进一步研究船舶水下结构辐射噪声提供了参考.     

船舶碰撞数值仿真的一种组合模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性,采用附连水质量处理流体－结构耦合作用,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构,而将非碰撞区的船体结构以具有相应质量分布和弯曲刚度的惯性等效模型来代表,并将之与碰撞区的局部模型适当地联接起来,形成一个组合模型用于碰撞仿真计算。该组合模型不仅建模工作量小,而且CPU时间也大大减小。算例表明,组合模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性,可以满足一般的工程精度要求。     

船舶碰撞数值仿真的一种组合模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性,采用附连水质量处理流体-结构耦合作用,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构,而将非碰撞区的船体结构以具有相应质量分布和弯曲刚度的惯性等效模型来代表,并将之与碰撞区的局部模型适当地联接起来,形成一个组合模型用于碰撞仿真计算.该组合模型不仅建模工作量小,而且CPU时间也大大减少.算例表明,组合模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性,可以满足一般的工程精度要求.     

船舶在远场水下爆炸载荷作用下动态响应的数值计算方法

提出了一个利用MSC／DYTRAN数值模拟水面船舶在远距离水下爆炸载荷作用下动力响应的方法。用FORTRAN语言编译用户子程序，在近场水域边界处加上冲击波载荷以模拟远场爆炸效应，进而利用DYTRAN中强大的流固耦合计算功能，计算船体在水下冲击波作用下的动态响应。同时研究了边界定义和单元划分对冲击波传播的影响。该方法弥补了DYTRAN计算远场水下爆炸的某些不足，计算所得到的船体附近的自由场压力与经验公式的结果基本一致，船体的冲击响应与相关实验结果比较表明本文计算结果可信。     

浅水中船舶相互作用的一种计算方法

本文在细长体的假定下提出了一种计算浅水中平行航行船舶之间和靠近岸壁航行时相互作用力的简化模型,推导了有关计算方式,给出了计算实例并与相应的试验结果作了比较。     

A computational approach for fatigue crack propagation in ship structures under random sequence of clustered loading

The authors have developed a simulation program, CP-System, for multiple cracks propagating in a three-dimensional stiffened panel structure, where through-the-thickness crack propagation is formulated as a two-dimensional in-plane problem, and the crack propagation behavior is simulated by step-by-step finite element analyses. In order to evaluate the fatigue lives of marine structures accurately, it is necessary to take into account the load histories induced by sea waves, which may be composed of a random sequence of certain clustered loads with variable stress range. In the proposed crack growth model, the crack opening and closure behavior is simulated by using the modified strip yielding model, and the effective tensile plastic stress intensity range, ΔK _RP, is calculated by considering the contact of plastic wake along the crack surfaces. The adequacy of the proposed crack growth model is examined by comparison with fatigue tests under non-constant-amplitude loading. The usefulness of the developed method is demonstrated for a ship structural detail under certain simulated load sequences. It is shown that the fatigue crack growth of a ship structure is significantly retarded due to the load interaction effects, so that the conventional method for fatigue life assessment may predict a relatively conservative fatigue life of a structure.     

船舶航行数值模拟在水运工程的应用

文章回顾总结了船舶航行数值模拟在水运工程中的应用现状,讨论了不同自然条件对船舶航行的影响以及行船之间的相互影响,并介绍了船舶航行模拟软件Dynasim.为论证我国南方港口设计中某一泊位的通航安全,利用该软件模拟了多种船舶在不同风、浪、流以及船舶装载等条件下的航迹线,讨论了两船之间的追越和相遇时彼此的影响.通过具体的船舶...     

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟

锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域。本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展。     

Fatigue crack propagation and computational remaining life assessment of ship structures

The fitness for serviceability of structural members of marine structures in which fatigue cracks might be found during in-service inspection is investigated in order to prevent instantaneous failures of ships, as well as a loss of serviceability such as the oil- and/or watertightness of critical compartments. The essential features of fatigue crack propagation and the remaining life assessment are discussed in the first part of the paper, where the effects of weldment, complicated stress distributions including stress biaxialities at three-dimensional structural joints, structural redundancy, and crack curving are found to be of primary importance. The second part of the paper contains a discussion of an advanced numerical simulation method for the remaining life assessment, in which the above-mentioned effects of fatigue crack propagation are taken into account. The simulated crack paths and the fatigue crack propagation lives are found to be in fairly good agreement with the experimental results.     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

舰艏结构的碰撞损伤性能研究

船舶碰撞事故往往会引起被撞船的船体结构严重损坏,并且威胁船上人员的生命安全.在船一船碰撞中被撞船的损伤程度取决于两个方面:一是舷侧结构的碰撞性能;二是撞击船艏结构的相对刚度.船舶的艏部结构刚度一般远远高于舷侧结构的刚度,在船舶碰撞研究时,通常将撞头理想化为刚体,不考虑其损伤变形和能量吸收,这样做实际上过于保守.本文针对舰船,主要研究舰艏结构的碰撞损伤特性,将撞击舰艏作为可变形结构进行数值仿真研究,得到了一些艏部变形的规律.     

液舱晃荡载荷数值模拟中的流固耦合影响研究

为了研究大型化后LNG船液舱围护系统结构弹性对液舱内晃荡冲击压力的影响,采用基于显式时间积分方法的有限元/有限体积法程序模拟流体和结构的运动和变形及其相互作用。论述了数值模拟方法及其重要相关参数,以二维矩形刚性液舱模型为例模拟晃荡,得到的结果分别与计算流体程序和试验的结果比较,论证了该数值计算方案的可行性。进一步进行了三维刚性和三维弹性模型的液舱晃荡分析,比较了不同模型对液体运动和舱壁冲击压力的影响。文中研究结果对液舱结构晃荡冲击载荷评估具有参考价值。     

二维浮式结构物与完全非线性波相互作用数值分析

基于粘流理论、流固耦合理论和自由液面追踪技术——VOF(Volume of Fluid)法,以不可压缩流体的连续方程和N-S方程及结构动力学方程为基本控制方程,利用商用软件ANSYS Workbench的二次开发功能,建立了粘性数值波浪水池,数值模拟了完全非线性波的生成,计算分析了二维浮式结构物遭遇波浪的完全非线性现象,得到了甲板上浪水位高度和结构物的纵摇、垂荡、横摇等运动响应。结果表明:文中的方法可以用于波浪与浮式结构物相互作用的完全非线性数值模拟.     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。     

纵向船用气囊下水过程数值分析

以某大型散货船下水为例,开发了气囊下水静态模拟分析程序.首先对常规船台下水进行了验证计算,采用大型通用船舶设计软件FORAN的下水模块进行了计算对比,结果一致.在此基础上对某7万吨级散货船进行了气囊下水的过程计算,程序考虑了囊体材料特性和气囊变形的力学特性,可方便地校核船舶气囊下水过程中的危险工况、船体浮态等.与已有文献结果比较,证明其实用性,可用于预报下水过程,提高气囊下水安全性.