水动力模拟下基于改进三弯矩法的双桨推进系统轴系校中

船舶轴系校中是轴系可靠性的重要保障。文章在传统校中计算方法的基础上,针对双桨系统提出了一套基于流动分析的改进三弯矩算法。该方法不仅通过流场分析求得螺旋桨伴流场引起的额外载荷,而且同步考虑了轴系在垂向和水平向的二维位移模式。论文将该算法应用到一艘新建LNG船的轴系校中上。从计算结果与传统三弯矩法结果的比较可见,对于双桨系统,两螺旋桨产生的流场会相互影响,在双轴的横向和纵向引起额外的载荷,进而影响轴承在垂向和纵向的实际位移和应力,从而导致传统方法失效。该算例验证了改进算法的有效性,可以进一步防止双桨系统校中的失效问题。     

自升式平台二次弯矩载荷计算与施加方法对比

考虑到自升式平台的二次弯矩载荷作为其承受载荷的重要组成部分,各船级社规范中对其均提出了考虑的要求,但仅给出了二次位移的计算方法,对于在有限元计算过程中如何将其施加到模型中并未给出明确的指导,利用ANSYS软件的非线性求解器,考虑大位移对计算结果的影响,对各种载荷施加方法进行综合评价。对比计算发现各载荷施加方法对桩腿的具体受力情况影响颇大,以弯矩的形式施加与平台约束点的方法最为合理。证实了SACS软件在自升式平台P-deta载荷自动计算和施加的适用性。     

极端海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法

船舶全海域大型化是一个发展趋势,因此船舶总纵极限强度可靠性计算中需要将极端波浪的影响参数考虑在内。一般的载荷计算方法并没有考虑极端海况中出现的特殊波浪载荷的影响;另外对于可靠性分析,极端载荷是更为复杂的随机变量,一般的船舶可靠性计算方法因为局限于某种特定分布,可能出现无法适用的问题。选取极端海况中上浪、砰击和大幅纵摇等对船舶总纵波浪弯矩有较大影响的因素,从航行界限的角度出发,将这些因素引入极端波浪弯矩的计算中,所得极端波浪海况下的波浪弯矩极值数据比常规波浪弯矩极值更大。参考实验数据表明,考虑极端波浪海况的波浪弯矩计算方法能在一定程度上更加真实地反映船舶所受波浪载荷;其次通过考察不同可靠性计算方法的特点,利用实例计算,给出极端海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法的选取建议。     

渤海导管架平台结构系统的可靠性研究

本文根据渤海导管架平台承受载荷的实际情况,探讨了平台结构系统在风、海流及海冰等载荷同时作用下,考虑轴力、弯矩及剪力三种载荷效应和各构件联接处加强结构综合影响的可靠性分析方法。最后给出了今后进行可靠性分析与设计时应注意的问题。     

6750箱集装箱船非线性波激振动和颤振响应分析

本文采用三维时域非线性水弹性方法分析了一艘6750箱集装箱船的水弹性响应以及运动和垂向弯矩特征。通过考虑入射波力、静水恢复力、砰击效应的非线性,研究了在恶劣海况下船体的非线性运动和垂向弯矩响应,同时分析了波激振动及颤振对垂向弯矩的影响。数值计算结果表明:(1)非线性入射波力对运动的影响较小,但是对垂向弯矩的影响较大,使得其有明显的倍频成分,同时中垂弯矩显著大于中拱弯矩。另外,非线性入射波力也引起了明显的非线性波激振动;(2)非线性静水恢复力对运动和载荷的影响均较大,但是没有引起明显的非线性响应。非线性计算的垂荡响应小于线性结果,而纵摇和垂向弯矩响应大于线性结果;(3)砰击效应对运动的影响较小,但对垂向弯矩的影响较大,砰击效应引起了显著的船体弹性高频振动,增大了载荷幅值,但是其引起的合成中垂和中拱幅值相差不大;(4)非线性水动力的作用主要引起垂向弯矩的倍频响应,包括倍频可能引起的二节点垂向弯矩弹性共振,而砰击效应主要引起船体二节点垂向弯矩共振;(5)本文的非线性水弹性响应计算结果与Kim给出的数值计算结果吻合很好。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

考虑应变强化效应海底管道极限承载力研究

文章基于线性强化材料模型,推导了轴向拉力作用下海底管道极限弯矩承载力解析解,给出了海底管道在轴向拉力与弯矩载荷同时作用下的极限承载力的近似解,编制了海底管道极限承载力计算程序BCP。通过与实验结果的比对,验证了解析方法的正确性。结论表明考虑应变强化效应的海底管道极限承载力结算结果更为合理,该文可为海底管道的结构强度设计和安全性评价提供一定的参考依据。     

不同海况下艏部砰击及鞭状效应的试验与数值分析

为了更深入地研究船舶的鞭状效应,在拖曳水池中对某船进行了艏部砰击及鞭状效应分段模型试验研究。提出了一种可以考虑砰击力的非线性水弹性计算方法。并改进了传统的分段模型,采用变截面梁对船体刚度进行模拟以更好地接近实船。在规则波迎浪下观察到了严重的艏部砰击现象。试验数据表明,当波高从5.6m增大到21m时,由于鞭状效应原因,总弯矩相比低频波浪弯矩的增大值从24.64%增长到92.02%。最后,将不同海况下的测量结果与基于线性与非线性水弹性理论的计算结果进行了比较分析,初步验证了文中方法和程序在预报船体波浪载荷中的适用性。     

考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力时变可靠性分析

对考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力可靠性进行了研究。船体梁的“失效”,定义为静经矩和波导弯矩的组合值超过体梁的极限承载能力。船体梁极限承载能力的计算基于简化的梁渐进崩溃分析方法,其中板的有效宽度选用Ｇｕｅｄｅｓ Ｓｏａｒｅｓ公司＾「１」,梁柱承载能力计算采用Ｈｕｇｈｅｓ公式＾「２」。应用Ｆｅｒｒｙ－Ｂｏｒｇｅｓ方法对静水弯矩和波导弯矩进行组合。由于失效函数为隐式,采用响应面法计算船体梁失效概率。对     

船体在海浪中的弯矩

本文给出了在时域内计算船体波浪弯矩、外张砰击弯矩和底部砰击弯矩的一种方法。 其中波浪模型依所给海浪谱取为由许多不同频率和振幅的规则波按随机相位相加而成。 在确定外张砰击的载荷公式中,本文考虑了Smith修正。 本文采用把比较成熟的船舶运动计算和由越智和夫等人在底部砰击压力试验方面提供的资料相结合的方法来确定底部砰击载荷。 按上述方法对两艘不同船型作了计算,并分别与其试验值进行了比较,得出比较满意的结果。     

船舶随机波浪载荷的理性预报方法

介绍了船舶波浪载荷(包括砰击载荷)理性预报方法的理论基础、基本思想、计算方法与计算过程,并以一条排水船为例,给出了该船舯部的波浪弯矩和中垂合成弯矩的统计特征值。计算方法和结果可供有关专业人员参考。     

ROV碰撞对防尘板式水下生产系统承载能力的影响

对防沉板式水下生产系统在ROV碰撞下的基础的承载力及其可靠性进行了分析。首先,分析了ROV碰撞载荷,得到了碰撞载荷下基础的水平和竖向承载能力。之后综合考虑了水平载荷和竖向载荷的衰减,建立了结构失效安全余量方程,并分析了系统的联合失效概率。算例表明,提出的方法是必要的和符合工程实际的。研究成果为考虑ROV碰撞对防尘板式水下生产系统中防尘板基础承载力分析提供了一个合理的方法。     

疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的可靠性分析

对疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的强度衰减进行了分析,得到了疲劳载荷和冲剪载荷作用下加强管节点各失效模式的当量寿命。在此基础上,综合考虑了冲剪载荷和疲劳载荷的相互作用,建立了节点寿命安全余量方程,计算了节点的可靠性指标和失效概率。通过算例计算了某导管架上一加强管节点在服役一定年限后,在地震和正常服役情况下的强度可靠性,以此判断节点加强环的选择尺寸是否满足要求。分析表明,提出的分析和计算是符合工程实际的,它为加强管节点在同时考虑冲剪失效和疲劳失效作用时的可靠性分析提供了一个合理方法。     

全航速三维线性波浪载荷时域内数值计算研究

高速船舶波浪诱导载荷存在航速效应,波浪诱导船体垂向弯矩随航速增加而增加.针对某集装箱船采用三维时域全航速水动力分析理论预报集装箱船在波浪上的运动性能和剖面载荷,深入分析船体运动性能和剖面载荷的航速效应,得到船体纵荡、横荡,横摇和首摇以及船体扭转波浪弯矩航速效应显著,为船舶结构设计人员在波浪载荷的计算上有一定的参考.     

超大型集装箱船水动力时域分析

以一艘超大型集装箱船研究对象,对其进行水动力时域分析。在横摇阻尼计算中,考虑横摇角度和黏性的影响,进行波浪载荷长期预报迭代计算,得到各浪向下的最大横摇角;在此基础上,利用切片模型和舭龙骨参数计算得到横摇阻尼系数。采用三维时域全航速水动力理论预报集装箱船的运动响应和船体剖面载荷,分析船体运动和剖面载荷的航速效应。结果发现：除了垂荡航速效应不明显,可忽略,其余航速的影响均不可忽略;纵荡和垂向弯矩航速效应尤为明显。     

运转状态下推进轴系冲击动力响应分析

舰船推进轴系有可能在运转时遭受水下非接触爆炸冲击,而以往关于冲击响应的研究只是针对非运转状况。运转状态下轴系的冲击响应必须考虑陀螺效应和轴系本身工作载荷的影响。建立了考虑陀螺效应、剪切力、弯矩、支撑轴承油膜力的推进轴系冲击动力学模型。在时间域和空间域分别采用直接积分法和Galerkin有限元法求解方程,得到了系统冲击响应的时间历程。对一工程实例进行解算,得到的主要结论为:陀螺效应即转速对响应的影响明显;工作载荷增大了系统固有频率,使得冲击响应增大,但总的响应不是工作载荷和不考虑工作载荷时冲击响应的绝对值相加;在所提工程实例中,应力响应的大值集中在轴系的两端,即螺旋桨位置和推力轴承位置,最大响应位移在螺旋桨位置。     

超大型集装箱船载荷响应特性的数值研究

相比于散货船、油船等,超大型集装箱船的船体弹性效应,特别是弯扭耦合效应十分明显,本文主要研究弹性效应对目标船所受波浪载荷数值计算结果的影响。本文分别采用了有限元法计算船体弯扭耦合模态和迁移矩阵法计算弯扭不耦合模态。本文基于三维水弹性理论在考虑弯扭耦合效应的条件下,计算分析1艘2万箱级超大型集装箱船的载荷响应特性,并把计算结果和基于刚体假设的载荷计算结果进行对比。本文在不考虑船体弯扭耦合模态下,计算目标船的波浪载荷,并把其与考虑弯扭耦合效应下的结果进行对比。最终得出在计算超大型集装箱船波浪载荷时,弹性效应和弯扭耦合现象不可忽略的结论。     

CPOE-62自升式作业平台整船强度入级计算

按照CCS移动平台规范进行多个工况下的CPOE-62自升平台整船有限元强度屈服和屈曲计算。就风、浪、流环境载荷计算，桩腿与围阱区接触耦合的接触力传递模拟方法，平台整体侧向位移引起的二次力的P-△效应进行了讨论。建立了拖航工况下桩腿弯矩的计算简图，推导出桩腿弯矩计算公式后进行桩腿强度校核。     

大尺度结构船舶波浪线性载荷数值计算

在大尺度船舶结构设计过程中,为满足强度要求,需把线性波浪载荷考虑在内。在切片理论的基础上,计算波浪载荷数值,误差大,准确性低。针对上述问题,提出基于三维势流理论波浪载荷数值计算方法。根据三维势流理论定义给出该计算方法的假定条件,在此基础上,设计速度势方程,并利用格林函数法求解,计算在长期预报情况下的船舶线性波浪弯矩,完成波浪线性载荷数值计算。结果表明:基于三维势流理论的波浪载荷数值计算方法在准确性方面要优于基于切片理论的波浪载荷数值计算方法,误差减小0.4×106 Nm,基本完成了载荷精确计算的目的。     

内河散货船总纵极限强度可靠性分析

针对影响内河散货船船舶结构安全的不确定因素,采用三维势流水动力程序进行波浪弯矩的长、短期预报,根据Turkstra准则选择外载荷极值组合形式,提出适用于内河散货船总纵极限强度可靠性分析方法,对某内河散货船的不同工况进行计算和分析,给出不同工况下失效概率的计算方法。