LNG船与高桩码头碰撞的力学特性

基于有限元方法研究LNG船与高桩码头碰撞过程的受力特性,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立LNG船和高桩码头的结构模型,数值仿真了不同撞击速度、撞击角度时LNG船与高桩码头的有效应力与撞击力,分析撞击过程结构的受力特性.针对撞击力,对比分析不同规范计算结果与软件计算结果,结果表明,《AASHTO桥梁船舶撞击设计指南》计算结果与软件计算结果吻合较好,实际中可采用该规范初步估算LNG船与高桩码头的撞击力.     

随机横浪中船舶倾覆过程模拟与安全域计算

研讨了随机海浪中船舶非线性随机横摇运动倾覆过程和安全域问题.考虑非线性阻尼、非线性复原力矩和随机波浪,建立了随机横浪中船舶运动的随机非线性微分方程.考虑两参数海浪谱和不同的有义波高,计算随机波浪力矩,采用简谐加速度数值计算方法求解随机微分方程,进行了随机倾覆过程的数值模拟.考虑船舶运动的瞬时状态,发展了胞映射方法计算随机非线性横摇运动安全域的方法,并编制了计算机程序.模拟了一条渔船不同有义波高作用下横摇倾覆过程,考虑不同的初始条件及随机波浪参数,在初始值平面上采用胞映射法构造了渔船航行的安全域.波高较小时,安全域是一个连续的区域;随着有义波高增大,安全域面积减小并且不再连续,倾覆域和安全域相互包围.计算结果表明,船舶运动的瞬时状态对安全域具有重要影响,而且随机海浪中安全域具有随机特性.     

塔柱和风机位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响研究

研究塔柱和风机布置位置对半潜式浮式风机系统动力性能的影响。以OC4-deepCwind浮式风机参数为例,将塔柱和风机分别布置在半潜式浮式基础的中心和其三角形浮筒上,建立浮式风机系统动力学模型,计算不同工况下系统的动力响应。结果表明,塔柱和风机由基础中心调到其浮筒上后,浮式基础运动、机舱加速度、叶片气动力及系缆力的平均值变化不大,标准差有显著的增加;特别在极限工况,机舱X向加速度、叶片气动力的标准差增加近1倍,首摇超过5°,1号缆受力的标准差增加约30%。实际设计中,综合考虑浮式风机系统动力性能、安装和运输过程的便利性及结构强度等设计塔柱和风机位置。     

船舶非线性动力学分析方法及工程应用

海洋环境作用下的船舶运动和稳性,是一个完整的非线性动力系统。在考虑海洋环境对船舶作用载荷的非线性和船舶运动固有的非线性响应特性方面,我国进行了大量研究工作,取得一系列创新的理论成果和应用成果。该文总结了基于非线性动力学理论开展船舶非线性运动响应和稳性的研究方法,揭示了船舶运动失稳、大幅运动响应直至倾覆全过程的非线性动力特性。重点介绍了规则波和不规则波中船舶参数横摇、骑浪/横甩等现象的非线性分析方法及主要研究结论。该文给出的非线性动力学方法与耐波性理论相结合的方法,为船舶运动和稳性研究提供了新的途径和方法。     

深海系缆动张力的超谐动力响应

文章考虑深水系缆的拉伸和弯曲变形,取正交坐标和切向量描述任意结点的6个广义位移,考虑缆变形的几何非线性和水动力影响,基于细长杆理论推导缆索的单元刚度矩阵,引入单元内张力一致假设,推导出12×12的非线性刚度矩阵,并与有限元软件对接。针对1800m水深平台的系缆,考虑系缆端点垂荡运动,以及端点垂荡、横荡和海流作用两种状态下系泊系统的动力响应。计算结果表明,端点运动和海流作用,引起系缆系统的二倍超谐动力响应,并且随着流速增大,系缆超谐动力响应增大,系缆的超谐动张力分量对于缆索疲劳累积损伤具有重要影响,在系缆疲劳分析时应该予以考虑。     

船舶运动的复杂动力特性在我国的研究进展

综述了国内采用非线性动力学理论和方法，研究船舶运动的复杂动力学行为方面的进展．特别总结了在船舶非线性耦合运动、横浪运动、纵浪上参数激励运动和波浪上参数与波浪联合激励运动方面的研究现状及取得的主要成果，介绍了船舶在随机横风横浪中安全池的分析方法及采用Melnikov方法研究船舶倾覆运动特性取得的进展．最后。对船舶非线性运动及其倾覆机理的研究前景做了展望．     

基于CFD方法研究月池内部流体对Spar平台垂荡运动的影响

文章采用CFD方法研究了Spar平台月池内部流体对平台垂荡运动的影响.建立了二维和三维的数值水池,并获得了稳定的规则波.针对月池的不对开口率计算了Spar平台的垂荡阻尼系数,分析了月池内部流体的运动特性,并研究了开口率对平台垂荡运动的影响.研究表明,半封闭月池时Spar平台的垂荡阻尼有所增大,月池的开口率影响月池内部流体的运动以及平台垂荡运动的RAOs.在实际中,对月池开口率的优化设计可以适当地降低Spar平台的垂荡运动.     

基于改进能量包线随机平均法求解窄带谱激励下船舶随机参激横摇响应

国际海事组织(IMO)制定了第二代完整稳性衡准,其中包括参数激励横摇。在第3层直接稳性评估中,研究横摇运动响应和稳性最直接的方法是数值模拟。但由于船舶倾覆是小概率事件,因此解析分析手段依然十分必要。能量包线随机平均法能够准确求解白噪声激励下的随机运动响应,但实际工程中真实的海浪为窄带谱。针对随机平均法求解的适用性研究表明,对于非白噪声激励,要满足系统的阻尼和激励强度足够小、激励带宽足够大的条件。基于以上背景,研究了窄带谱激励下能量包线随机平均法的改进方法。在原有的能量包线随机平均法基础上借鉴标准随机平均法引入相角,保留了原有的能量包线随机平均法可以考虑非线性恢复力的优点,同时放宽了原有方法所要求的理想白噪声激励限制,使其可以为窄带随机激励。求解Fokker-Planck-Kolmogorov(FPK)方程得到的横摇角稳态概率分布与蒙特卡洛法对比良好。改进后的能量包线随机平均法能够准确计算真实海浪激励下船舶随机参数激励横摇响应,对船舶横摇稳性进行评估,为船舶安全航行提供指导。     

基于非线性吸振器的深水导管架平台减振特性研究

基于非线性吸振器原理对波浪激励下深水导管架平台振动进行减振研究。将平台和吸振器简化成两自由度系统,选取立方刚度,建立平台-非线性吸振器动力学方程,使用多尺度混合谐波平衡法,考虑外激励与固有频率1:1共振,求解运动方程的近似解析解,并使用数值方法进行验证;分析平衡解的稳定性和系统非线性响应特性,最后采用振动传递率对减振结果进行评价。结果表明,附加非线性吸振器的导管架平台运动响应出现非线性特性,在共振频率附近的大部分能量转移到了非线性吸振器中,从而实现很好的减振效果。