双向应力场中表面裂纹应力强度因子的权函数法

半椭圆表面裂纹是船舶等焊接结构中常见的损伤形式,计算裂纹尖端应力强度因子是结构损伤容限设计的前提,权函数法是求解复杂应力场中应力强度因子的有效手段之一。本文基于一种集中力载荷权函数统一形式,通过三维有限元建模计算了裂纹半长比a/c=0.05~1.0、裂纹深度比a/T=0.01~0.8的表面裂纹应力强度因子,并将其作为参考解,得到一组形状适用范围更广的有限厚度平板表面裂纹最深点和表面点的二维权函数。权函数的准确性通过在裂纹面上施加最高六阶的双向变化应力载荷进行验证,权函数法结果与有限元法相比求解误差在10%以内。文中所提出的权函数为复杂焊接结构表面裂纹扩展分析奠定了基础。     

基于参数化有限元的深潜器主框架优化设计

深潜器主框架是一个大型空间刚架结构,如何对这类复杂的工程结构进行优化,使其既满足自身的强度和刚度要求,同时又满足总体设计对主框架重量和布置的要求,这些仅仅根据经验是不够的,如何充分利用现有的大型通用有限元软件的优化设计功能显得尤为重要.本文利用现有通用大型有限元软件MSC Patran/Nastran,基于参数化设计的思想,对深潜器主框架进行了两个方面的优化设计:首先在初步设计方案的基础上,应用有限元静力分析功能,对方案进行渐进结构拓扑优化;其次,对选定的方案,分别采用可行方向法、序列线性规划法和序列二次规划法这3种优化算法对主框架进行优化,并比较各优化方法的适用性,说明了对于复杂结构存在的目标函数多峰值现象.结果表明,通过参数驱动有限元优化能够显著减轻主框架的整体重量,使材料达到最大的利用效率,具有实用意义.     

基于负荷敏感技术的调距桨控制系统设计

探讨调距桨控制问题,提出了基于负荷敏感技术的调距桨控制系统设计方法,设计了积分分离式PID控制算法．应用结果表明,积分分离式PID控制算法用于负载敏感技术的调距桨回路控制是有效的．     

基于BEM/FEM计算浸水结构振动特性

应用直接边界元和有限元方法分析水下结构体的固有频率和振动特性,根据边界元理论编译出相应的程序来计算水下结构的附加质量矩阵,将附加质量矩阵与现有的有限元程序相结合,分析水下结构体的固有频率和振动特性,以浸没于流体介质中的圆柱壳为例,通过与近似理论值的对比验证了数值计算结果的可靠性,表明流体介质改变了结构的振动特性.     

动力打桩能量转换率及选锤要素

动力打桩的桩锤规格选择是桩基施工中重要及复杂的环节,满足桩基设计的极限承载力为主要考虑因素。常用的选锤方法有公式计算法、经验综合分析法、波动方程法共3类,可以选用桩锤的锤击能量及极限承载力。通过分析选锤要素引出了选锤最小能量值,从传统的单一锤击能量扩展到了一个区间,既简化了选锤方法,又提高了沉桩效率。从锤击能效及效率角度分析了锤桩质量比不宜小于1/4的实质是锤击能量转换效率的大幅降低,从理论上将动力打桩与静压沉桩有机联系起来。     

船舶调距桨控制系统遗传算法的仿真研究

针对调距桨控制系统现状,设计了调距桨控制系统过程模型,提出了基于遗传算法的PID整定方法.仿真结果表明,该方法克服了传统PID难以获得最佳整定效果的缺点,用于调距桨控制系统是有效的.     

含损伤加筋板结构辐射声功率及指向性变异研究

本文采用结构声振特性中常用参数辐射声功率和辐射指向性来研究含损伤加筋结构的声辐射特性,计算不同加筋情况和结构不同损伤情况下的辐射声功率和远场指向性.基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应.针对各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用Kachanov理论,引入了x和y两个方向的弹性损伤折减系数.根据Rayleigh积分可以计算结构振动向外辐射的声压,进而可以得到辐射声功率和辐射指向性.考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对振动频率、模态以及辐射声功率和指向性的影响.文章建立了一种含损结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索.     

基于线性叠加的智能船舶经济性评估模型构建

经济性是智能船舶能否实现推广应用的关键,目前国内外有关智能船舶经济性分析的研究较少。本文通过对传统船舶经济性分析方法进行修正优化,提出智能船舶经济性分析计算模型,并根据理论推导结果,得出智能船舶经济性分析的线性叠加简化模型,并利用40万吨级VLOC实际运营数据进行科学性检验。本文提出的模型与方法适用于各类智能模块加装情况下的经济性核算,为相关单位开展智能船舶经济性快速分析提供了理论支持和解决方案。     

高含水率疏浚淤泥流动固化处理试验研究

为高效处理高含水率疏浚淤泥,提出将高含水率疏浚淤泥进行流动固化处理,并对"固化土拌合物"的流动性和固化土强度进行了试验研究.结果表明,疏浚淤泥初始含水率、固化剂掺量、放置时间对"固化土拌合物"的流动性均有很大影响;同时试验亦表明疏浚淤泥固化土具有较高的抗压强度,添加磷石膏对水泥固化土具有明显的增强作用.