锚绞机基座及支撑结构强度评估

本文以某大型海船锚绞机基座及支撑结构为研究对象,根据中国船级社规范要求,采用有限元直接计算方法对基座及支撑结构在各工况下结构强度进行评估。研究结果表明:该船锚绞机基座及支撑结构满足规范衡准要求,最大应力出现在80%锚链破断力载荷下止链器背面加强结构处,需重点关注,其计算结果可为同类型锚绞机基座和支撑结构设计提供技术参考。

基于SESAM的导管架平台结构动力响应分析

利用SESAM软件对渤西QK18-2固定式平台进行分析计算,建立了渤西QK18-2固定式平台的有限元模型,考虑到海底地基的变形,将泥面以下桩-土相互作用用等效的直立桩模拟。对渤西QK18-2固定式平台在波浪作用下的动力响应进行分析,得出了相关结论,最后以波浪载荷作为海洋平台结构的主要环境载荷对导管架海洋平台进行了结构强度校核。

柱体涡激运动研究概述

基于国内外对柱体涡激运动的研究成果,主要对柱体涡激运动的研究现状进行了概括与总结,系统阐述了国内外对涡激运动的实验研究与CFD数值模拟的研究现状,并对单柱体与多柱体涡激运动的研究成果进行分类,指出CFD数值模拟的局限性与目前研究的不足以及未来的研究方向,提出了多柱体涡激运动研究的必要性。

低质量比圆形四立柱涡激运动特性研究

采用有限体积法对圆形四立柱涡激运动进行数值模拟。圆形四立柱涡激运动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,并结合SST k-w湍流模型对低质量比弹性支撑的圆形四立柱涡激运动进行模拟。将四阶Runge-Kutta代码嵌入用户自定义函数UDF（User Defined Function）中求解四立柱的动力响应,采用动网格技术来实现立柱和流场之间的耦合。研究发现,圆形四立柱涡激运动流向和横向振幅随着折合速度的增大而先增大后减小,并出现幅值跳跃现象,跳跃点在折合速度9.0处。横向振幅最大值出现在折合速度为8.0时,大小为1.99D,远大于流向振幅最大值0.26D。圆形四立柱流向运动平衡位置随折合速度增大并非一直增大,在折合速度9.0时突然下降随后增大。圆形四立柱涡激运动出现了明显的频率锁定现象,锁定区间为5.0～8.0。当系统走过锁定系统后,流向幅值和流向幅值迅速减小。最后对不同折合速度下圆形四立柱运动轨迹和尾涡脱落模式进行讨论分析。

倒角半径对方柱涡激特性的影响研究

采用有限体积法对具有不同倒角半径方柱涡激振动开展了数值研究。方柱涡激振动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST k??湍流模型对低质量比弹性支撑的方柱涡激振动进行了模拟。研究发现:方柱涡激振动最大振幅曲线随着折合速度的增大先增大后减小,与圆柱涡激运动初始激励分支和下端分支相类似,但没有发现幅值跳跃现象。流向振幅最大值出现在20%倒角且折合速度5.0时,大小为0.28D,而横向振幅在30%倒角工况中折合速度为6.0时达到最大值0.47D。方柱涡激振动没有发生类似圆柱一样的频率锁定现象,但其振幅呈现明显的"差拍"规律,差拍区间随倒角半径大小而异,最后对不同倒角半径下方柱运动轨迹进行了讨论分析。

方形四立柱涡激运动及水动力性能分析

平台涡激运动是近年来海洋工程领域研究的热点和难点。本文将涡激运动系统简化为两自由度质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解N-S方程,将求解瞬态动力响应的四阶Runge-Kutta代码嵌入UDF程序中并采用动网格技术实现流场更新,对低质量比弹性支撑方形四立柱涡激运动进行数值研究。研究表明:涡激运动流向最大位移为0.31D,横向最大位移为0.61D;横向运动频率随折合速度的增加而增大,没有出现频率锁定现象;不同约化速度下运动轨迹图较为紊乱;尾涡模式总体呈现出2P模式。

随机波阶梯流下TLP张力腿涡激非线性振动

考虑随机波和阶梯流的联合作用,研究了一座TLP张力腿的涡激非线性振动.将张力腿简化为梁模型,计及Morison非线性流体动力和涡激荷载,建立了张力腿涡激振动方程,求解了张力腿的固有频率和模态.采用计算涡激非线性动力响应的Galerkin方法,计算了500 m水深下一座TLP张力腿的前5阶固有频率和模态,研究了波流联合引起的组合共振,计算了动剪力和动弯矩,分析了升力系数和阻力系数对振动的影响,模拟了两种典型海况对张力腿动力响应的影响.结果揭示了随机波和阶梯流联合激励下张力腿复杂的动力响应特性.

不同流向下低质量比方形四立柱涡激运动特性研究

采用有限体积法对方形四立柱涡激运动进行了数值模拟。方形四立柱涡激运动系统简化为两自由度的质量-弹簧-阻尼模型,引入雷诺平均应力模型求解不可压缩粘性Navier-Stokes方程,结合SST k-ω湍流模型对低质量比弹性支撑的方形四立柱涡激运动进行了研究。对不同来流方向和折合速度下横向振幅、流向振幅、流向平衡位置、升力系数的主频变化趋势进行了分析,探讨了其运动轨迹和尾涡脱落模。

邮轮舱段简化分析方法研究

本文以某艘5.2万总吨位中型邮轮为例,提出一种适用于邮轮舱段简化分析方法并进行验证。详细介绍舱段有限元分析方法中模型、载荷及边界条件等选取,重点分析上层建筑各甲板总纵强度参与度,给出了合理的取值区间,可用于舱段有限元计算及指导类似邮轮结构设计。通过全船有限元结果对舱段简化计算方法的可靠性进行验证,指出偏差的原因。研究表明:邮轮上层建筑各甲板总纵强度参与度不同,有效度均值建议取0.6~0.7之间;舱段有限元计算结果与整船计算结果变化趋势相同,各甲板应力偏差不大,前期可为设计人员进行舱段有限元评估,具有一定的工程指导意义。

不同间距比方柱涡激运动特性研究（英文）

采用有限体积法对间距比为3.0,4.0,5.0的方形四立柱涡激运动特性进行了数值研究。着重探讨了间距比对振动幅值,升力系数频谱特性,涡脱模式的影响。引入动网格技术来实现立柱和流场之间的流—固耦合模拟。研究表明:三种间距比下,流向振幅随折合速度先增大后振荡。从升力系数谱分析,在不同折合速度下,系统能量出现多个或单个峰值,但能量相对仍比较集中。当间距比较小时,由于流场的干扰作用,柱体的尾涡结构凌乱而不规则;当间距比较大时,各柱体都有各自单独的涡街,但干扰现象依然存在。

通用型FPSO立管界面结构强度校核及加强分析

通用型FPSO需要具备工作海域范围广、在不同作业环境及事故条件下结构安全性高等特点,且需满足多种功能要求,其立管界面加强结构强度问题就显得尤为重要。基于ABS规范要求,确定模型的计算参数,采用有限元软件PATRAN对目标通用型FPSO的立管界面加强结构进行强度校核分析,验证了设计的舯部立管界面的结构强度,并进行了多种补强方案的分析与优选,为船厂开展FPSO的立管界面结构设计提供参考。

FPSO一体化变形简化计算方法

研究FPSO主船体与上部模块结构一体化时船体梁的快速估算方法,主要目的是在船体设计初步阶段即可大致估算船体梁变形。根据FPSO自身特性对国内外相关估算公式进行分析改进,将改进后公式的计算变形值与整船有限元变形值进行对比,结果显示估算值与有限元计算值两者吻合度较高,改进后公式满足FPSO船体梁变形估算的精度要求,适用于FPSO船体变形的快速估算。

气体FPSO上部模块火灾场景数值分析

针对火灾情况下的温度变化问题,以气体FPSO平台为例,选取该海域常见海况,研究不同风速、风向下的喷射火模拟。采用基于流体动力学(CFD)的火灾动态模拟(FDS)软件进行喷射火模拟,研究喷射火场景下平台上部模块的火场及温度场分布规律,并探寻不同风速、风向对火场的分布规律影响。对火焰形态进行研究发现,火焰沿风向飘移,当喷射火为垂直喷射火时,火焰作用于甲板上的面积与风速大小成反比。对温度场进行研究发现,温度场的分布与火焰的分布规则基本一致,甲板上的高温区域位于泄漏口上方甲板顺风向的位置,且风速越大,高温区域距离泄漏口在甲板投影的位置越远。由于风速大会加快结构与外界的热交换,因此,风速越大,甲板上的温度场面积越小,最高温度越低。模拟结果对于气体FPSO上部模块发生喷射火灾时的消防与救灾抢险具有指导意义。

基于砰击载荷的FPSO结构非线性响应研究

以国内某圆筒形FPSO为研究对象,基于砰击试验包络载荷结合DNVGL规范获取载荷时历曲线,通过ABAQUS/Explicit显示积分求解动态有限元模型,计算结构非线性响应,校核结构安全性,并分析砰击载荷爬升时间对结构响应的影响.研究发现:砰击载荷作用下圆筒形FPSO结构塑性主应变满足规范衡准要求,且安全裕度大;砰击载荷爬升时间越短,材料应变率越高,塑性变形更加集中于某一局部区域,局部塑性变形变大,结构应力提高.文中的校核流程及计算结果为砰击载荷作用下FPSO安全评估和结构设计提供一定的指导.

中型邮轮全船总纵强度评估

以某中型邮轮为研究对象,采用整船有限元直接计算法对邮轮结构进行总纵强度评估。首先通过自动调平衡软件实现空船重量的精准质量分布模拟,然后采用水动力学软件计算邮轮在典型计算工况下的波浪载荷,并施加其他载荷对邮轮进行结构强度评估。结果表明:整船应力较大区域位于上层建筑甲板不连续位置纵桁腹板处,对应最大中拱及最小中拱工况;剪切工况下船体结构强度满足规范要求;舷侧开孔应力集中区域在开孔负角隅处,结构离开孔区域越远应力水平越低。

低密集度浮碎冰数值生成方法研究

合理的浮碎冰初始分布是数值模拟极地船舶碎冰阻力的关键,目前主要通过Voronoi图得到初始的浮碎冰分布,但该方法得到的浮碎冰直径呈正态分布与实际观测结果不一致。本文将Voronoi图方法、概率理论等有机结合,推导出量化浮碎冰直径的公式,之后通过分离轴定理将数值重叠的浮碎冰进行分离,形成给定密集度下浮碎冰的生成方法,使浮碎冰直径满足指数分布规律,为浮碎冰场的数值建模提供合理的输入。在验证方法有效性的同时,开展了相关变量对浮碎冰分布特性的影响研究。数值研究结果表明:浮碎冰直径经过量化后,随机点数对浮碎冰的数值生成结果基本没有影响;当δ=0.1时,浮碎冰的数值生成结果的离散度最小;参数β是影响浮碎冰分布概率密度函数的一个重要参数,β的取值应根据不同海域进行选取。

FPSO典型舱段极限强度

针对浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)主船体货舱区域结构采用Abaqus准静态分析法,考虑材料非线性因素和船舶工作海域实际海况,建立3档强框模型并对其在垂向弯矩和30°艏斜浪作用下的极限承载能力进行研究。采用整船波浪直接计算得到的弯矩幅值响应算子比值确定联合载荷中垂向与水平载荷加载关系。研究表明:在垂向载荷作用下结构抵抗中拱弯矩的能力更强;引入水平载荷后结构抵抗垂向外载荷能力降低且水平载荷对中垂极强弯矩的影响更大,极限弯矩发生时相应结构一般发生大面积的屈曲破坏;水平极限弯矩总是先于垂向极限弯矩出现;舭部结构的存在有效传导了中拱与水平弯矩联合载荷。

考虑总纵弯矩的浮吊船吊机底座局部强度分析

本文通过建立浮吊船吊机底座所处的舱段的有限元模型和浮吊船全船的有限元模型进行分析比较,表明在进行局部强度分析时,应考虑总纵弯矩对局部结构强度的影响。

温度载荷条件下海上发射平台导流槽结构强度分析

为保证海上发射平台导流槽结构安全,明确海上发射过程中火箭燃气流对导流槽结构的影响,针对半潜式发射平台双侧楔型导流槽结构强度进行研究,提出一种基于CFD模型计算的燃气流载荷转换为结构有限元模型载荷的方法,并利用直接计算法及显式动力学求解方法,对导流槽区域进行静态与动态结构强度分析,参照CCS以及DNV相应规范进行校核。计算结果表明,一体化式导流槽最大应力位置在导流槽支撑结构两侧,应力值为304MPa,最大塑性应变位置在导流面下方支撑结构的圆形开孔处,应变值为1.61×10^(-3)。可拆解式导流槽最大应力位置出现在导流面与两侧结构连接处,应力值为321MPa,最大塑性应变位置在导流面下方支撑结构的圆形开孔处,应变值为1.76×10^(-3),均满足规范要求。