船舶气囊下水安全性评估方法研究

气囊下水是船舶下水的一种创新方式,但是气囊下水过程中船体强度和气囊的安全性还没有定量的计算方法.近年采用气囊下水的船舶重量不断增大,下水安全性问题日益突出.本文考虑气囊刚度的非线性、下水过程中船体的力平衡条件等,提出了一种基于全船结构有限元分析的船体结构和气囊安全性评估方法.研究的内容和结果是紧密结合工程实际的.(1)考虑气囊压缩变形的非线性,研究了一种预报气囊刚度的有效方法;(2)基于弹性下水理论,研究了一种考虑弹性基座刚度非线性变化的船体梁运动和受力的计算方法;(3)提出了直接采用全船结构有限元分析计算船体结构应力和气囊受力的方法;(4)对某型实船进行了气囊下水的安全性分析,并与文献的结果进行比较,验证了气囊下水工艺的优越性和本文建议方法的准确性.     

水面舰船规范中甲板纵骨稳定性校核的差异研究

甲板纵骨的稳定性问题是水面舰船结构设计中的一个重要问题。《舰船通用规范》和《水面舰艇结构设计计算方法》对纵骨带板折减系数取法的差异有时会导致工程中出现不同的结果。从理论上分析了《舰船通用规范》和《水面舰艇结构设计计算方法》对纵骨屈曲分析评估方法的差异,并用数值算例结果给予说明。研究结果为:《舰船通用规范》中的稳定性校核标准较《水面舰艇结构设计计算方法》严格,对于理解和修订国军标以及保证舰船结构安全有一定的理论意义和实用价值。     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

钢夹层板数值模拟技术(英文)

Sandwich plate systems (SPS) are advanced materials that have begun to receive extensive attention in naval architecture and ocean engineering. At present, according to the rules of classification societies, a mixture of shell and solid elements are required to simulate an SPS. Based on the principle of stiffness decomposition, a new numerical simulation method for shell elements was proposed. In accordance with the principle of stiffness decomposition, the total stiffness can be decomposed into the bending stiffness and shear stiffness. Displacement and stress response related to bending stiffness was calculated with the laminated shell element. Displacement and stress response due to shear was calculated by use of a computational code write by FORTRAN language. Then the total displacement and stress response for the SPS was obtained by adding together these two parts of total displacement and stress. Finally, a rectangular SPS plate and a double-bottom structure were used for a simulation. The results show that the deflection simulated by the elements proposed in the paper is larger than the same simulated by solid elements and the analytical solution according to Hoff theory and approximate to the same simulated by the mixture of shell-solid elements, and the stress simulated by the elements proposed in the paper is approximate to the other simulating methods. So compared with calculations based on a mixture of shell and solid elements, the numerical simulation method given in the paper is more efficient and easier to do.     

基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。     

铺管船作业安全性的评估方法

参考采用锚泊移位系统铺管船的实际作业情况,利用Ansys-AQWA软件评估不同海况、不同布锚方式下铺管船作业的安全性,得出风流系数的计算公式,利用Fortran语言和批处理语句实现大量工况的自动计算和结果后处理.以一例布锚方式为例说明整套流程的实用性以及高效性,表明该流程可显著提高铺管船作业安全性评估的工作效率.     

导管架平台结构风险评估方法研究

文章提出了一种导管架平台在位风险评估方法,以惠州HZ32-2平台为例,首先基于倒塌分析法计算平台结构极限承载能力及构件重要度,并根据API规范中环境载荷的计算方法进行平台结构静力状态下的可靠性分析,最后建立基于风险的结构强度评估方案。计算结果表明本方法可为完善平台结构风险评估及优化平台检验计划提供重要参考。     

船首外飘砰击设计载荷直接计算

文章结合三维线性势流理论和砰击速度的长期分析方法,求解出船体外飘位置的设计砰击速度;以首垂线和静水面交点处的设计砰击速度为目标值,给出了用于确定船首外飘砰击设计载荷的等效设计波,进而得到了设计状态下船体外飘剖面与波面相对运动关系;将船体剖面与波面间的相对运动关系等效转化为船体剖面与静水面的相对运动,利用显式有限元方法实现了外飘剖面砰击设计载荷的预报。针对直接计算方法中涉及的设计砰击速度、砰击压力和砰击压力系数,对比分析了文中结果和相应的规范值或试验值,论证了文中船舶外飘砰击压力设计载荷直接计算方法的合理性。     

西气东输香港支线铺管船铺管作业锚泊方案分析

铺管船在海上敷设海底管道是动态的并且非常复杂的过程,为了合理分析铺管船锚泊方案,基于Ansys-AQWA软件,考虑风载荷、流载荷、波浪载荷等因素,对铺管船与锚泊系统进行耦合时域分析,给出了针对多点定位系泊系统海洋工程船的分析流程,而且从铺管船锚泊移位系统的强度校核结果、各项运动最大位移、操作简便性等方面评析铺管船作业锚泊方案,得出较优方案指导实际工程。结果表明,本文采取的方法具有工程应用性,评析结果可以作为实际工程的参考。     

铺管船铺管作业锚泊系统分析

针对海管铺设作业中铺管船的锚泊系统分析,基于三维势流理论,采用ANSYS-AQWA软件,考虑风载荷、流载荷、波浪载荷等因素,建立了铺管船与锚泊系统时域耦合分析方法。在此基础上,针对西气东输香港支线的海管铺设作业,根据作业海区的海况条件,分析了铺管船运动响应与锚泊系统的载荷特性,完成了香港支线海管铺设作业的安全性评估,给出了不同海况下铺管船安全作业的包络曲线。最后,根据评估报告与指导意见,顺利完成了香港支线的海管铺设作业。