基于ABAQUS的港工结构计算模型自动地应力平衡方法研究*

初始地应力场是结构-地基相互作用下有限元分析重要的初始条件，其平衡结果的精度将直接影响结构数值分析结果的准确性。虽然自动地应力平衡法操作步骤最为简单、所得结果最优，但受地基或结构形式、地基土层参数及接触等复杂条件的严重制约，其在实际中的应用非常受限。利用ABAQUS软件，在严格遵守实际地应力平衡时间节点的基础上，采用设置生死单元的方式实现初始地应力平衡前、后地基-结构所在空间单元的置换，建立通用自动地应力平衡方法及步骤，并通过多个典型港工结构模型算例进行验证。结果表明，本文的自动地应力平衡方法及步骤简单、易行，且能够方便有效地实现各种复杂情况下港工结构计算模型的初始地应力平衡。     

基于深度强化学习的智能船舶航迹跟踪控制

[目的]智能船舶的航迹跟踪控制问题往往面临着控制环境复杂、控制器稳定性不高以及大量的算法计算等问题。为实现对航迹跟踪的精准控制,提出一种引入深度强化学习技术的航向控制器。[方法]首先,结合视线(LOS)算法制导,以船舶的操纵特性和控制要求为基础,将航迹跟踪问题建模成马尔可夫决策过程,设计其状态空间、动作空间、奖励函数;然后,使用深度确定性策略梯度(DDPG)算法作为控制器的实现,采用离线学习方法对控制器进行训练;最后,将训练完成的控制器与BP-PID控制器进行对比研究,分析控制效果。[结果]仿真结果表明,设计的深度强化学习控制器可以从训练学习过程中快速收敛达到控制要求,训练后的网络与BP-PID控制器相比跟踪迅速,具有偏航误差小、舵角变化频率小等优点。[结论]研究成果可为智能船舶航迹跟踪控制提供参考。     

集成上层建筑复杂开口群理论研究

以船舶集成上层建筑复杂开口群结构为研究对象,对多种可能开口方案进行有限元分析计算。详细讨论开口尺寸、开口间距与上层建筑壁板和加筋骨材峰值应力关系。参考典型船体结构局部应力计算经验公式形式,利用最小二乘法,拟合了加筋壁板及骨材峰值应力部分经验公式。此外,讨论设备重力和摇摆惯性力对结构峰值应力的影响。结果表明,利用典型船体结构局部应力计算经验公式形式能有效实现复杂开口群峰值应力经验公式拟合;设备重力及摇摆惯性力对开口群结构峰值应力影响不大。     

悬挂式单轨平面圆曲线乘客舒适度控制标准取值研究

乘客舒适度标准是确定线路平纵断面设计参数最为重要的控制指标,也是必须满足的强制性指标。为合理平衡乘客舒适度与工程建设成本之间的跷跷板关系,通过系统总结国内外各种现有制式取值标准,就悬挂式单轨乘客舒适度控制标准取值开展理论分析研究,并提出相应建议。与平面圆曲线半径相关的乘客舒适度指标为车体偏转角及未被平衡离心加速度,随着偏转角和未被平衡离心加速度数值的增加,其对最小圆曲线半径的影响逐渐减弱,恶化舒适度条件并不完全等同于工程效益的减小。悬挂式单轨最大偏转角理论上可突破传统轮轨铁路7.7°的限制,但增大偏转角对限界造成的影响不可忽略。人体可忍受的振动持续作用时间与未被平衡离心加速度大小成反比,将加速度控制在0.4～0.8 m/s~2是合理的。     

一种有限体积悬沙输运模型在苏北辐射沙脊群海域的应用

悬沙输运是近岸水域地形演变的重要因素之一,南黄海辐射沙脊群海域悬沙在波浪和潮流的共同作用下有着巨量的输运。文章构建了基于无结构三角形网格的Roe-MUSCL有限体积悬沙输运数值模型,其中心思想是使悬沙浓度求解过程同步且具有高分辨率。基于无结构三角形网格,将每一个独立的三角形单元作为控制个体,分别在各三角形单元上对控制方程进行Gauss线积分离散,采用二阶MUSCL重构格式和Roe型数值通量形式对控制方程进行空间离散,采用一阶向前差分格式的时间离散方法,通过对扩散项的平衡处理,建立了能够适应复杂地形和水动力条件下的高分辨二维有限体积悬沙输运数学模型,并根据当地海域的悬沙浓度实测资料进行数值验证。     

基于平衡车的自助上下楼梯轮椅

针对传统轮椅上下楼不便的问题,对传统轮椅进行改进。采用平衡车作为轮椅主体,通过互补滤波对加速度传感器及陀螺仪的传回信息进行融合,得到轮椅的姿态信息实现站立;在轮椅主体中设计圆弧转换器,通过模拟车轮绕阶梯一点转动的轨迹,完成轮椅的上楼动作。观察虚拟示波器调整平衡车参数,运用Solidworks对轮椅结构进行运动仿真,最后通过Ansys对整体结构的应力应变进行分析。仿真结果表明:改进的轮椅结构可以有效应对户外阶梯,且刚度较强。     

基于改进型消灭曲线法的横摇阻尼估算

自由衰减试验仍是目前最为有效且常用的估算横摇阻尼系数的方法.横摇阻尼系数的估算精度对于船舶横摇运动的预报起着至关重要的作用.通常采用所谓的消灭曲线法来分析自由横摇衰减数据.该方法的一个不足之处在于其推导是基于忽略了非线性恢复力项的自由横摇运动方程.另一方面,考虑更多非线性成分的能量法能够纳入该因素影响但在实施过程中较为复杂.文中提出了一种改进型的消灭曲线法,能够纳入船体非线性恢复力项的影响.所提出的方法形式简单且相比能量法更易于实施.数值试验证明了改进型消灭曲线法的正确性,并展现了其相对传统消灭曲线法所具有的优势.     

U型激光焊接夹层板极限强度试验研究

激光焊接夹层板因具有优越的力学性能以及众多结构优点在舰船防护结构设计中具有广阔的应用前景。本文以U型激光焊接夹层板为研究对象,设计其激光制造工艺流程,加工得到U型激光焊接夹层板试件;开展夹层板极限强度性能试验,通过试验得到了夹层板横向、纵向弯曲时的极限承载力及相应的变形模式;采用ABAQUS软件模拟试验工况,开展数值仿真研究,通过与试验结果进行比较,验证、完善有限元数值仿真分析技术,研究成果可为夹层板船体结构力学性能分析提供技术支撑。     

建立船舶疲劳设计的P-S-N曲线的双加权最小二乘法

疲劳设计在船舶安全、船舶维护等领域发挥着越来越重要的作用。本文提出建立船舶疲劳设计的P-S-N曲线的双加权最小二乘法。首先利用成组疲劳试验数据,导出数据分布p分位点及其置信区间,并完成首次加权拟合;然后再利用疲劳强度数据,完成第二次加权拟合;最后得到任意可靠度下的P-S-N曲线。