基于CFD−非线性有限元双向耦合的集装箱船波浪下结构崩溃数值仿真

[目的]充分考虑载荷非线性和物面非线性因素的影响,研究集装箱船在波浪下结构响应及动态结构崩溃模式。[方法]首先,基于CFD平台建立船舶水动力模型,采用重叠网格法实现船体水动力模型动边界网格与远场流体域的欧拉网格间的匹配,在流体全域内采用流体体积法模拟自由面非线性,在流场全域内求解三维N–S方程,实时求解非线性波浪载荷;然后,建立可模拟船舯崩溃行为的船舶非线性有限元模型,基于显式动力学非线性有限元法计算包含塑性和屈曲的时域崩溃响应;最后,实现水动力模型与结构有限元模型在湿表面上的流体压力和节点位移的传递,以此进行CFD求解器与非线性有限元求解器间的双向迭代耦合,并实时计算4600 TEU集装箱船结构崩溃过程中的非线性波浪载荷和结构崩溃响应。[结果]结果显示,在极端波浪下上部至中部结构广泛进入塑性状态,主甲板、舷侧板、甲板纵骨和舷侧纵骨等构件在波浪下出现明显的屈服及失稳,甲板纵骨和舷侧纵骨等骨材发生严重的侧向失稳,船体结构丧失了承载能力。[结论]所提方法可较准确求解结构响应及动态崩溃模式,可作为研究船舶结构崩溃响应的一种新方法。

波浪中RMRC六边围圈形平台模型连接器载荷研究

针对一个为远洋船舶提供生活起居、船舶停靠和海上补给的深远海六边围圈形平台,开展其连接器载荷研究。六边围圈形平台是由六个梯形浮体结构通过六个刚性连接器连接而成,因此在设计阶段有必要研究六边围圈形平台的连接器载荷特性。设计并制造了一个RMRC(刚性模块刚性连接器)的六边围圈形平台,六个模块通过六个刚性连接器来连接,在造波水池里开展了模型试验来测试连接器的载荷,然后采用一个基于三维势流理论和边界元法的数值仿真方法来获得六边围圈形平台模型的连接器载荷。最后将模型试验的结果与计算仿真的结果相比较,验证了仿真方法的有效性。该仿真方法可为以后相似类型的浮体连接器载荷评估提供设计依据。

缩小模型电测试验在套管环形支撑板设计中的应用

钻井平台的套管环形支撑板是油井的重要结构件,也是易损件。文章采用实体建模和有限元分析结合的方法对环形支撑板进行分析和研究,提出优化设计方案。

社区生活圈视角下城市公园绿地暴露水平测度

【目的】社区生活圈是居民日常生活接触最密切的空间单元。评估生活圈内公园绿地的暴露水平,能够精准刻画居民与公共绿色资源日常交互场景,识别公园绿地服务盲点。【方法】选取南京市中心城区为实证案例,首先通过Isochrone应用程序编程接口(API)计算居住小区15 min步行等时圈,以此作为社区生活圈的划定依据;其次构建了一个涵盖数量、面积、距离和质量的系统性暴露水平测度体系来评估圈内公园绿地暴露度;最后,采用区位熵指数和Getis-Ord G_(i)^(*)指数分析公园绿地暴露度和人口之间的供需空间匹配度,以及公园绿地暴露冷点-热点居住小区的空间聚类分布。【结果】(1)南京城区居住小区的公园绿地暴露度存在空间分布不均衡性,城区内近一半的居住小区分布在公园绿地暴露的盲点(20.12%)和冷点(25.63%)区域;(2)区位熵指数表明研究区域内公园绿地暴露度与人口之间的空间匹配度失衡;(3)公园绿地暴露度呈现了显著的“圈层”结构聚类状态。【结论】研究成果可为细化城市绿地系统规划、促进公园绿地科学合理的配置提供理论和实践支撑。