Structural loads induced in a containership by abnormal wave conditions

An analysis is presented of the vertical bending moments induced in a containership by a set of abnormal waves measured at different locations and on different occasions. A systematic investigation was carried out by using a large set of wave traces that included abnormal waves. In this way it was possible to assess the influence of the height, length, and shape of the abnormal waves on the wave-induced structural loads. The probability distributions of the ship responses to the sea states that included the abnormal waves were also calculated and were compared to the responses induced by the abnormal waves and to fitted distributions. Finally, the structural loads induced by the abnormal waves were compared with rule values and with long-term predictions.     

轮缘推进器水动力性能影响因素数值研究

为指导轮缘推进器(RDT)水动力学设计,借助CFD方法,对RDT各主要几何特征对其水动力性能影响开展研究。首先,验证CFD数值方法分析RDT水动力特性的有效性;然后,基于CFD研究RDT水动力性能的各主要影响因素,主要包括导管的长径比、扩散比、导管收缩比和桨叶梢径比。结果表明:RDT最佳长径比随载荷系数递增,并趋于一极限值,相比于导管扩散比和收缩比,导管长径比因素更能主导RDT的设计优化;RDT最佳扩散比随载荷系数递减,并趋于一极限值,最佳扩散比随长径比递减;RDT的收缩比对水动力性能影响不及扩散比和长径比显著,最佳收缩比随载荷系数呈线性递增,随长径比递减;RDT的最佳梢径比随载荷系数递增,无毂RDT比有毂RDT具有更小的最优梢径比。研究结果可为轮缘推进器的水动力学设计和优化提供参考。     

剪切流对水平轴潮流能水轮机水动力性能影响

为了研究剪切流下潮流能水平轴水轮机水动力载荷特性,本文基于CFD方法,建立剪切流模型,计算了剪切流下水平轴水轮机的水动力载荷,并分析得出剪切率对水动力载荷的影响规律。结果表明：剪切流情况下,水动力载荷系数时历曲线发生明显波动,除弯矩系数的波动频率和叶轮旋转频率一致外,其他系数的波动频率均是叶轮旋转频率的2倍,且剪切率越大,水动力载荷系数的波动幅值就越大;随着速比增大,弯矩系数的波动幅值逐渐增加,而侧向力系数波动幅值先增加再减小,在最优速比左右达到最大值。研究成果可为潮流能水平轴水轮机的结构设计和性能优化提供依据。     

斜拉空间桁架在静力作用下的非线性特性

利用有限元软件ANSYS9.0计算了斜拉空间桁架在静力作用下内力及自由端位移分布规律;详细分析了斜拉索中施加的预应力以及斜拉索高度的变化对于该种结构内力及自由端位移的影响并提出了斜拉空间桁架的临界预应变概念,进而得到了自由端位移与初始预应变以及斜拉索高度的函数关系.     

水下航行器内孤立波载荷形成机理数值模拟研究

弄清水下航行器内孤立波载荷形成机理是分析内孤立波对航行性能影响和控制研究的基础和前提。采用数值模拟方法深入分析模型位于内孤立波波面上方、穿越波面、位于波面下方3种情形下,模型受内孤立波流场水动力作用和分层密度差静力作用过程,对比不同潜深时纵向力、垂向力和俯仰力矩特性差异。研究表明,穿越波面的情况下,模型所处的流体密度变化,起了决定性作用,垂向力比纵向力大一个量级;穿越波面时,艏艉浮力不平衡,俯仰力矩有极大值和极小值出现;模型始终位于波面上方或下方时,受内孤立波流场的影响,其水动力性能也产生了明显的变化。     

大型补给舰船液舱晃荡载荷计算方法

随着补给舰船的大型化,补给舰船中的液舱晃荡问题开始凸显。为给大型补给舰船的液舱结构设计提供方便、可靠的晃荡载荷输入,基于改进的VOF法,以Youngs法重构自由液面,结合部分单元参数概念,提出了一种精度更高且数值稳定的、处理非矩形复杂舱室边界晃荡载荷的计算方法。通过对不同装载情况的液舱晃荡进行数值分析,并与Hirt-Nichols算法以及实验结果进行对比,证明该方法可有效改进自由表面的模拟效果,提高舱室内部速度、加速度和压力的预报精度。网格敏感性分析证明该方法的数值稳定性较好,较粗的网格也能达到较高的精度。所建立的晃荡载荷计算方法可用于对补给舰船的液舱晃荡设计载荷进行快速、准确的预报。     

刚性路面动态应变响应的变换域分析

为了研究移动常载荷与谐波载荷作用下刚性路面的动态应变响应, 把路面视为弹性地基上的无限大薄板, 利用三维Fourier变换在时间与空间变换域内建立移动载荷的公式, 分析了粘滞阻尼、车速、载荷大小对应变响应的影响。采用5个混凝土埋入式应变传感器, 建立实验环境, 进行路面应变响应测量, 并对测量结果和仿真结果进行了比较。比较结果表明: 车速与阻尼对上述两种载荷作用下板的应变响应影响较大, 移动谐波载荷作用下刚性路面动态应变比常载荷产生的应变响应要大, 移动谐波载荷作用下的响应稍大于实测结果。     

交变载荷下厚板对接焊残余应力的松弛行为

对于承受交变载荷的焊接构件,焊接残余应力的存在对于结构的疲劳寿命影响巨大。由于焊接残余应力形成机理的复杂性,当交变载荷作用时,焊接残余应力的松弛演变具有不确定性,导致该领域的研究难度相当大。迄今为止,鲜有文献就交变载荷下的厚板焊接残余应力松弛行为进行深入报道。采用低周疲劳试验,利用X射线残余应力测试仪,对试件表面焊接残余应力的松弛演变行为进行追踪研究,通过在试件表面近焊缝区布置网状测点,采集测点的横向及纵向焊接残余应力进行数据拟合,在试验对比修正的基础上,最终建立焊接残余应力的松弛演变模型。结果表明：在交变载荷作用下,焊接残余应力会发生松弛,并且,应力松弛量的大小与交变载荷的特征值大小紧密相关。

     

真空预压法加固地基效果的影响因素

通过对影响真空预压地基加固效果的几个关键因素的分析,认为改进真空预压射流泵、提高加固区四周的密封性、膜上加载、在一定范围内减少塑料排水板间距是有效提高地基固结度、缩短工期、节约工程成本的主要途径。     

Comparison of numerical and experimental results of nonlinear wave-induced vertical ship motions and loads

 A nonlinear time-domain procedure is presented which is used to calculate the vertical responses of a container ship advancing in head waves. The method assumes linear radiation forces represented by time convolution of memory functions, infinite frequency added masses, and radiation restoring coefficients. The nonlinear hydrostatic restoring and Froude–Krilov forces are computed exactly over the instantaneous wetted surface of the ship's hull. Forces due to green water on deck are calculated using the momentum method. Nonlinear effects are identified on different vertical ship responses, namely on the heave and pitch motions, the vertical accelerations, and the vertical bending moment. These non-linear effects are expressed by the variation of the transfer function with the wave amplitude, the higher-order harmonics of the time signals, the offset of the time series, and the asymmetry of the peaks. The numerical results and the quantified nonlinear effects are compared with experimental results showing an ability to reproduce the main nonlinear effects. Received: December 17, 2001 / Accepted: January 31, 2002