风浪流联合作用下船舶码头系泊的时域分析

针对大型船舶结构,提出一种码头系泊方案,并基于三维势流理论,建立了船舶码头系泊耦合运动响应分析方法。以一型散货船为例,分析风、浪、流载荷联合作用下,首尾缆采用不同材料对船舶运动响应和系泊缆张力的影响。数值计算结果表明:本文提出的码头系泊方案效果良好,首尾缆材质形式不同对船舶时域响应影响较大,其中首尾缆采用3根高分子缆绳系泊形式时域响应最好。

浮式板-网阻流装置周围流场特性研究

随着深远海渔业养殖工程的推进,如何通过装备设计来降低海流流速是大型网箱养殖向深远海发展的关键技术之一.文中提出一种新型板—网阻流装置,利用刚性板与柔性网衣对水流质点的阻滞效应,达到阻流效果.基于Realizable k-ε湍流控制方程,建立粘性流的三维数值水槽,采用含多孔介质的动量源项模拟水流与网衣的相互作用,对不同流速和网衣密实度条件下阻流装置的阻流效果进行了参数化分析.研究结果表明:在0.8~1.5 m/s流速范围内,随着流速的增加,阻流装置阻流效果逐渐降低,但总体阻流效率不低于35%;根据不同水深处测点流速变化可研究发现,网衣与刚性结构阻流效果较为接近,表明网衣能够有效进行阻流,同时增加网衣密实度,能够提高阻流装置阻流性能.

海洋平台磁流变阻尼器控制技术研究

为了更有效地减小海洋平台动力响应,采用基于模糊控制算法的磁流变阻尼器对海洋平台的振动进行控制。以海洋平台位移响应误差和误差变化为输入变量,以最优控制力为输出变量,优化设计出模糊控制器。考虑实际磁流变阻尼器输出控制力上限存在限制,采用半主动控制算法计算接近于最优控制力的半主动控制力。以一固定式海洋平台为算例研究磁流变阻尼器的振动控制效果及其模糊性,仿真结果表明模糊磁流变控制器对于平台的振动可以实现非常有效的控制,且控制效果对结构阻尼和环境的不确定性具有较好的模糊性。

波浪荷载作用下海洋平台半主动控制试验研究

为研究半主动控制方法对波浪荷载引起海洋平台振动控制的效果及特点,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为半主动控制实现装置,优化设计半主动控制系统.在此基础上进行了规则波和不规则波2种工况下波浪水池模型试验,对平台在波浪荷载作用下的减振效果进行了研究.试验结果表明:磁流变阻尼器半主动控制系统能够对平台结构的振动进行有效地控制,且控制效果较稳定.

海洋平台结构损伤识别与定位新方法及试验验证

基于小波变换的时频局域化特性和BP神经网络的非线性映射特性,结合两者优点提出了基于小波包分析和神经网络方法的海洋平台三步法损伤定位方法。对海洋平台结构加速度响应信号进行小波包分析,提取小波包特征向量,将小波包结点能量变化量指标作为BP网络的输入向量,逐步确定损伤位置。设计一典型导管架式海洋平台试验模型,分别进行岸上脉冲激励及水池中波浪激励下平台结构损伤识别与定位模型试验,对该方法的可行性和适用性进行了验证。

冲击荷载作用下船舶管路系统动力响应时域仿真分析及模型试验

舰艇管路系统的抗冲击安全性能是其战斗力及生命力的重要组成部分,研究管路系统抗冲击最有效的方法为实船爆炸,但是费用昂贵,因此找出一种与实际试验符合的高精度数值研究方法的需求极为迫切。本文基于时域分析法,分别采用接触单元、固定约束单元模拟管夹、支吊架管路元器件对管路系统的约束,建立冲击荷载作用下管路系统的时域仿真计算分析方法,并通过典型船舶管路段跌落台物理模型试验对上述仿真方法进行有效修正和验证。通过模型试验验证,本文给出的仿真分析方法仿真精度与试验结果相比,峰值误差小于15%。

半潜式平台关键结构全寿期极限强度预报方法研究

文章基于逐步破坏分析法和有限元计算方法,发展了一种计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤的半潜式海洋平台关键结构全寿期极限强度计算方法。以一服役水深为3 000 m半潜式平台为研究对象,选取横撑和立柱局部结构作为研究对象,以不同服役年限下裂纹扩展长度和腐蚀厚度作为变化参数,采用ANSYS软件建立其参数化有限元模型,计算了不同服役年限下半潜式海洋平台关键结构极限强度,在此基础上分析了全寿期内关键结构极限强度随服役年限的变化规律。

基于SESAM软件的张力腿平台疲劳强度分析

以张力腿平台为研究对象,建立有限元模型,通过对结构进行总体强度分析,确定疲劳关键区域和关键点。然后建立关键区域的局部模型,对局部模型的网格划分方法进行研究,利用SESAM软件中的Sestra模块计算应力传递函数。最后基于Stofat模块,采用线性外推法得到疲劳关键点处的热点应力,根据S-N曲线,计算出结构的疲劳寿命。结果表明,张力腿平台的疲劳强度满足设计寿命要求。

一种适用于深水浮式海洋平台结构的新型系泊系统设计及水动力性能分析

作为浮式结构最常采用的两种系泊方式,悬链式系泊和张紧式系泊皆存在不足。本文提出了一种新型系泊系统,并以一深水FPSO为例,采用完全时域耦合分析方法,对不同工作水深情况下的浮体及新型系泊系统的运动性能进行了数值模拟,并将该新型系泊系统的仿真结果与传统的张紧式系泊系统进行了比较,分析了新型系泊系统在浮体运动性能、缆索张力等方面的改善,同时探讨了该新型系泊系统的最佳工作水深。

半主动控制方法对海洋平台结构振动控制效果的数值模拟及试验对比研究

采用半主动控制方法对海洋平台的振动进行控制,以一典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1∶50比例设计海洋平台结构模型,以磁流变阻尼器为控制装置设计半主动控制系统,进行多工况减振效果的数值模拟,在此基础上,进行波浪水池试验研究,对比分析半主动控制系统控制效果的数值模拟结果与试验结果,讨论磁流变阻尼器自身刚度、质量对平台动力响应及减振效果的影响,给出磁流变阻尼器半主动控制系统对海洋平台结构振动的减振特点。

基于小波变换与神经网络的海洋平台结构损伤识别与定位研究

基于小波变换的时频局域化特性和人工神经网络的非线性映射特性,将两者优点结合发展了一种适用于海洋平台结构损伤识别与定位的新方法。以一典型海洋平台模型数值模拟结构损伤识别效果,结果表明将小波变换和神经网络方法联合应用于海洋平台结构损伤识别与定位是切实可行的。

船舶码头系泊的耦合动力响应分析

以码头系泊船舶为研究对象,利用水动力软件AQWA,分析不同浪向角对其运动响应幅值算子和一阶波激力的影响,并在时域耦合分析的过程中,对系泊系统进行优化,从船舶运动响应和系泊缆张力2个方面,对沿型深方向优化和尾横缆优化的结果进行分析。计算结果表明,不同的优化方案对船舶的运动响应和系泊缆张力的影响不同。

H_2控制方法中加权函数对海洋平台振动控制效果的影响分析

采用具有鲁棒性能的H2控制方法对海洋平台的过度振动进行控制,给出与控制效果相关的加权函数W1和与控制力相关的加权函数W2的表达形式,以一典型平台为例,重点分析加权函数中各参数对振动控制效果及所需控制力的影响趋势,并对加权函数中的各参数进行敏感性分析。

基于声固耦合方法舰船结构冲击响应数值预报研究

相比流固耦合方法,声固耦合方法对于计算非接触爆炸下舰船的冲击响应具有较好的精度.文中基于声固耦合方法,对舰船结构冲击响应进行预报.为了验证该方法的计算精度,以公开发表的实船试验数据为参考,对该方法的数值计算进行了对比分析.在此基础上,以某一典型舰船为例,计算全船冲击谱速度值,并分析其沿纵向和冲击因子变化时的分布规律.通过最小二乘法,拟合建立具有一定通用性的快速预报公式,为舰船结构的抗冲击设计提供参考.

随机波浪作用下海洋平台主动控制的时滞补偿研究

基于预测控制理论,研究了适用于海洋平台的时滞补偿控制算法。该方法借助于随机波浪力的近似公式和卡尔曼滤波原理,推导出了随机波浪力向前一步预测公式,同时采用卡尔曼滤波方程,实现了对状态向量向前一步预测。利用随机波浪力及状态向量的实时在线预测公式,推导出最优控制力向前一步预测的表达式。在此基础上,发展了不仅适用于反馈控制系统而且适用于前馈-反馈控制系统的时滞补偿算法。采用一典型海洋平台为数值算例,计算结果表明,该方法在一定时滞范围内对海洋平台主动控制中时滞的补偿效果是显著的。

固定式海洋平台极限强度试验研究

根据墨西哥湾某海域一典型固定式海洋平台为原型,按照几何相似准则和刚度相似准则设计并制作海洋平台试验模型,开展极限强度模型试验研究,观察并记录其破坏过程。并采用非线性有限元方法(ANSYS)对试验模型进行极限强度数值计算,将计算结果与试验结果对比,结果表明计算结果与试验结果吻合较好,验证非线性有限元方法的有效性。

海洋平台磁流变阻尼器振动控制模型试验

以一位于墨西哥湾的典型导管架式海洋平台为原型,根据动力相似准则按1:50比例设计海洋平台结构模型。在此基础上采用模糊控制原理设计以磁流变阻尼器(MR)为控制装置的半主动控制系统。在波浪水池中进行了多种工况模型试验,对平台在规则波、不规则波作用下的减振效果进行了试验研究。试验结果表明,采用模糊原理设计的磁流变阻尼器半主动控制系统能够对海洋平台结构的振动进行有效的控制,且控制效果稳定。

船舶碰撞下半潜式海洋平台耦合动力响应分析方法研究

为了分析随机波浪作用下船舶与海洋平台碰撞的外部动力学问题,采用非线性有限元法建立其三维有限元模型,通过DYNA计算获得碰撞力的时序结果.在此基础上结合外部动力学原理,将碰撞力作为外载荷,同时考虑风、浪、流的联合作用,采用时域耦合方法应用水动力软件AQWA对半潜式海洋平台进行水动力性能数值计算.

船舶典型管路冲击动力响应和变形特性数值模拟方法及试验研究

根据船舶典型管路段按1:10比例设计管路试验模型,冲击试验台上分别进行了不同管夹及支吊架的布置方式下的冲击试验,并对试验结果进行分析,给出典型管路系统冲击响应及变形特点,在此基础上采用时域法结合接触有限元建模技术,对试验模型管路在试验工况下的冲击响应、动态变形进行了数值模拟并与试验结果进行对比分析,结果表明:数值模拟结果的仿真精度较高同时可以很好的模拟管路系统的破坏形式和变形特点。

调谐质量阻尼器对海洋平台的减振效果分析

目前调谐质量阻尼器(TMD)的研究和设计多数是依据结构的第一阶模态进行的,忽略了TMD对结构其它模态的影响。为了明确TMD是否会对结构的高阶模态造成不利的影响以及影响的程度,论文采用模态分析法将海洋平台-TMD系统进行模态分解,推导出系统各阶模态的状态空间方程。并以一海洋平台为算例,讨论TMD针对结构的某一摸态进行设计时对各阶模态响应的减振效果,仿真的结果表明TMD对设计的模态有较好的减振效果,但对平台的其它模态响应的减振幅度有限,甚至产生不利影响,使某些模态的振动响应增幅较大。