船舶碰撞与触底事故的数值仿真

非线性有限元数值仿真方法在船舶碰撞事故的力学分析中正得到日益广泛的应用 .介绍了该方法在船船碰撞和船桥碰撞分析中的应用实例 ,指出了应用该方法的关键技术并列出了所能得到的计算结果 .同时给出了一个校准计算的研究结果 ,证明非线性有限元数值计算方法可以对复杂的碰撞损伤给出十分良好的仿真 .

船体振动响应预报

利用有限元技术对船体总振动、上层建筑整体和各层甲板局部自由振动频率及上层建筑振动响应进行了预报。介绍了用于振动计算的单层甲板模型、尾部上层建筑模型、全船模型和简化全船模型及应用实例。研究了上层建筑和船体之间的耦合影响，并根据具体算例对各种模型化方法的效果进行了评价。

大开口船波浪载荷长期预报和弯扭强度整船有限元分析

大开口船全船弯扭联合变形与应力的精确计算，必须在整船结构模型上完成。本文以一艘5万吨级大开口船为例，用三维流体动力计算程序进行了波浪随机载荷的长期预报，并在此基础上导出设计波参数组，进而在全船整体结构有限元模型上计算了船体结构在各设计波上的应力分布，并采用嵌入精细舱口角区有限元网络的方法，在整船分析的同时计算出舱口角的应力集中值，获得了船体结构强度的详尽信息。文中阐述了波浪载荷的特点，设计波的确定，浮体完整结构计算的惯性平衡及大开口船的全船计算方法。

大型起重船波浪诱导吊索附加动力荷载研究

对蓝疆号起重铺管船在波浪环境下的吊索附加动力荷载进行了研究。运用三维流体动力和统计分析程序,计算了船体和起重机吊头在规则波状况下的运动传递函数和随机海况下的短期响应,推导了吊头运动激励下的吊物运动方程并计算了运动传递函数,得到了海况条件与吊物运动角加速度间的统计关系,并以此计算出波浪诱导船体运动引起的吊索附加动力荷载统计特征值;考虑各种典型的波浪条件,以及船舶吃水、吊重、吊索长度和吊臂位置等影响参数,计算出蓝疆号起重铺管船安全吊装作业的控制参数,对其在海上的吊装安全作业进行了定性和定量分析并提出了建议。文中提出的分析方法与结论适用于各种大型海上起重船的吊装作业。

板梁组合结构破损过程研究

计及结构的几何与材料非线性，利用梁、膜单元的切线刚度矩阵和位移增量迭代方法，研究了工字梁剖面塑性化过程以及简单梁、交叉梁和板梁组合结构在静横向载荷下的弹塑性变形、卸载和撕裂过程，通过计算机数值模拟，对若干典型问题进行了计算分析，观察了能量吸收和刚度与变形的关系，以便为船舶极限强度及碰撞内部机理研究提供分析工具．

大开口型船舶波浪诱导载荷研究

通过对某5万t级大开口型船舶的各种波浪诱导载荷长期预报，详细讨论了不同波浪散布图、装载工况、航速、水动力计算理论和短峰波对波浪诱导载荷长期预报极值的影响，指出了一些值得注意的问题，以期对类似船型的船体波浪诱导载荷预报提供有用的参考。

平台长桩海上吊装作业控制参数研究

海洋平台重型长桩的海上安装用起重船完成。在作业时,长桩自重和船体运动引起的惯性载荷有可能损伤长桩。为安全作业,长桩起吊时的跨距和倾角必需合理匹配。通过波浪诱导船体运动计算,获得船尾长桩支座点运动加速度的传递函数和短期预报,由此计算船体运动引起的长桩惯性力,并和静重力合成获得长桩在吊装作业中的弯矩和吊点力。以长桩结构能够承受的最大弯矩和吊点力不为负值作为限制条件,得出安全作业跨距和倾角参数控制曲线。

海底油气管道热膨胀有限元分析法

讨论利用有限元数值迭代方法分析海底油气管道内外介质温度变化引起的管道膨胀变形与应力特征;建立单层,双层直管热膨胀计算模型和土壤非线性摩擦表达法;并对典型管道算例进行分析。

带初挠度轴压圆管极限承载能力

本文回顾了圆管形截面杆件弹塑性弯曲曲率与截面轴力和弯矩的关系,利用增量迭代方法,建立了带初挠度管形杆件极限轴压承载能力和后屈曲状态的计算程序,并在数值分析的基础上,考察了极限承载力的若干影响因素。

船舶碰撞数值仿真的附加质量模型

根据船舶碰撞的运动滞后和局部损伤特性 ,采用附加质量处理流体 结构耦合作用 ,用详细的有限元模型表达撞击船首和被撞船侧的直接涉撞区结构 ,而将非碰撞区的船体结构视为刚体 ,形成一个附加质量模型用于碰撞仿真计算。附加质量模型不仅建模工作量小 ,而且CPU时间也大大减少。算例表明 ,附加质量模型与流固耦合模型的分析结果具有良好的一致性 ,可以满足一般的工程精度要求。

基于非线性数值模拟的船桥碰撞力快速估算

船舶对桥墩的最大撞击载荷是桥梁设计的重要依据之一。通过有限元仿真技术模拟了5000、10000、50000、60000吨4种不同载重吨位的船舶正撞刚性桥墩时的碰撞载荷,归纳出船桥碰撞力-撞深、能量-撞深等曲线和最大碰撞力数据。并在此基础上,得到最大碰撞力-船舶吨位曲线,可用于近似估算各种吨位船舶在不同航速时的最大撞击桥梁力。

集装箱船整船有限元结构分析

文章以一艘 1 70 0箱集装箱船为例 ,阐述了整船有限元结构分析方法。先建立全船有限元模型和质量模型 ,再用三维流体动力计算程序进行波浪随机载荷的长期预报 ,并在此基础上导出设计波参数组 ,最后 ,在全船有限元模型上计算得出船体结构在各个设计波上的应力分布和变形结果 ,所得到的船体结构有限元分析结果对同类型集装箱船的设计和强度分析有一定的参考价值 ,对其它类型的船舶结构强度分析也有一定的借鉴意义。

船舶碰撞动力学过程的数值仿真研究

在分析显式非线性有限元基本理论和关键技术的基础上 ,探讨了船舶动力学过程的数值仿真方法 ,并对碰撞过程中船体的力学性能进行了分析 ,获得并讨论了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果 ,所得结论具有一般性。碰撞仿真分析中 ,被撞船的舷侧受撞区域和撞击船的首部区域作为可变形结构处理 ,而其余区域则视为刚体。被撞船周围的水划分成Euler有限体积网格 ,船体结构则划分成Lagrange有限元网格 ,并采用耦合技术将它们联系在一起。

应变率敏感性对船体结构碰撞性能的影响

采用 Cowper- Symonds本构关系 ,运用非线性动态响应分析程序 MSC/DYTRAN对某集装箱船双层舷侧结构的碰撞进行了系列计算 ,研究了材料应变率敏感性对船体结构碰撞性能的影响 .结果表明 ,在 2 m/s以上的碰撞速度下 ,应变率敏感性使船用钢材的屈服应力提高了近 50 % ,而内壳破裂时双层舷侧结构的吸能几乎提高 1倍 ,但碰撞中构件的损伤模式和失效次序却没有改变 .因此 ,在将屈服应力适当增加后 。

浮式生产储油轮船艏结构疲劳分析

由单点平台系泊的浮式生产储油轮的船艏结构承受着交变系泊力作用。通过详细的艏部结构有限元模型,进行了应力分析,应用S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理,进行了疲劳分析,预报了焊缝疲劳寿命。

基于整船整桥模型的船桥碰撞数值仿真

桥梁在船舶碰撞时受到的动力载荷和响应是复杂的动力非线性问题。近代非线性有限元技术为该问题的求解提供了有效的工具。简述了该技术的基本原理,并基于整船整桥模型对一艘4万吨实船与桥梁的碰撞过程进行了计算。仿真结果显示了船艏结构损坏、碰撞力演变、能量传递和桥墩内部应力变化的详细情景,讨论了船-桥碰撞的力学特征。演示的方法比传统的经验公式和简化解析法提供更为精确的结果。所提供的桥墩应力状态对桥梁的设计与碰撞后的损伤评估有重要参数价值。

船舶与海洋平台碰撞的动塑性分析

建立了船舶与海洋平台碰撞系统的运动方程式，利用塑性节点法结合大位移理论处理碰撞过程中结构的大变形、塑性以及应变硬化等问题，并考虑了圆管局部凹陷特性、橡胶护舷、水动力、构件屈曲等因素对碰撞过程的影响．文中采用Ｗｉｌｓｏｎθ法结合修正的牛顿－拉夫逊迭代对碰撞结构系统的非线性动力响应进行了数值模拟，并给出了一个典型的供应船与平台碰撞的动塑性分析算例．

Y型浮式生产储油轮船侧结构耐撞性

利用先进的非线性数值仿真技术,对一种浮式生产储油轮(FPSO)的Y型船侧结构的耐撞性进行了研究.计算出5万t穿梭油船以6m/s航速正撞30万tFPSOY型船侧结构的场景下,FPSO船侧的结构损伤、最大碰撞力-撞深和船侧构件吸能-撞深等曲线及数据,并与传统型FPSO船侧结构在同样碰撞场景下的相应数据进行比较,以评价Y型船侧结构在耐撞性方面的优势.

船体结构耐撞性优化设计方法研究

提出了一种船体结构耐撞性设计的优化方法 ,它是在试验设计、径向基神经网络和遗传算法的基础上发展而成的 ,用高精度的快速分析模块来代替计算量很大的复杂模型 ,且能处理混合离散变量和工程约束条件。为表征船体结构的耐撞性能 ,本文引入了耐撞指标的概念。应用上述优化方法对某散货船舷侧结构进行了耐撞性优化设计。优化过程中以耐撞指标作为目标函数 ,以结构重量作为约束条件 ,用非线性有限元动态响应分析程序 MSC/DYTRAN来完成仿真试验。

桥墩塑性防撞装置的力学机理

通过一艘 4万 t级油船撞击箱式塑性吸能防撞装置的有限元数值模拟计算 ,演示并分析了防撞装置的作用过程 .指出了防撞装置受力的 3个阶段、防撞力的限制值和防撞装置各构件的吸能特征 ,解释了防撞装置对桥梁的防护机理 .同时介绍了非线性有限元碰撞分析中船舶、防撞装置与桥墩的模型化方法和材料、质量参数等的正确意义 ,并对防撞装置的优化设计提出了建议 .