圆柱壳结构振动功率流和主动力幅值的控制研究

以输入结构的总功率流和所需主动力幅值为控制目标函数,对输入圆柱壳结构振动功率流的主动控制进行了研究,并分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响。利用导纳函数求解结构响应,构造目标函数为二次型函数形式,利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式。

基于主动力方式的圆柱壳结构振动功率流控制分析

研究基于主动力方式的圆柱壳结构输入振动功率流控制,分析了圆柱壳受激振动的响应,利用导纳函数求解结构响应。将构造结构总的输入功率流为二次型函数作为控制目标函数,利用哈密尔顿二次型最小值理论给出最优控制力前馈控制表达式。分析了几个重要参数对壳体结构振动功率流控制效果的影响。

圆柱壳结构输入功率流主动控制研究(英文)

利用导纳函数表示圆柱壳体在激励力与控制力同时作用下的响应,将输入壳体的总功率流表示为哈密顿二次型函数的形式,并以此为目标函数对壳体振动进行主动控制研究。另外,在目标函数中添加控制力幅值二次项以便用较小的控制力取得较为理想的控制效果。利用前馈二次型最优控制理论得到最优控制力并讨论了几个重要参数对控制效果的影响。

基于分布式压电片的圆柱壳结构振动功率流主动控制研究

对基于压电片作用的圆柱壳结构振动功率流主动控制进行了研究,原始激励假设为周向余弦分布线力形式,使用压电片作为控制激振器。以输入壳体的总功率流为控制目标函数,利用导纳函数将其表示成外加电压的二次型函数形式求解最优控制电压。通过计算分析发现,压电片与原始激励间的轴向距离及压电片周向粘贴位置,都会对控制后输入壳体的总功率流产生较大影响,且影响形式不同。

基于PSO算法的LNG水上泄漏扩散事故影响范围的定量计算

为提高LNG水上泄漏扩散事故影响范围定量计算的效率,采用粒子群优化(PSO)算法确定高斯模型中的扩散系数,构造一种简单的重气扩散模型,与利用挪威三维计算流体力学(CFD)软件FLACS计算的结果比较表明,两种方法在特定场景下的计算结果相当,本文方法更为简单。

风力机塔架基础环疲劳强度分析

为了评估某风力机塔架钢结构基础环穿筋孔细节的疲劳强度,采用中国船级社(CCS)《风力发电机组规范》规定的轧制件简化疲劳分析方法,根据结构的载荷特征、材料的静强度、缺口疲劳系数、尺寸效应和材料表面影响系数等参数,偏保守地人工合成正应力和剪应力应力幅-循环次数曲线(S-N曲线),并根据存活率、腐蚀环境和低应力幅对损伤的贡献等因素,对S-N曲线进行缩减和修正。使用等效恒幅应力幅,根据修正的S-N曲线对结构进行疲劳分析。结果表明,疲劳缺口系数和综合表面影响系数是影响S-N曲线合成的主要因素。相对应力梯度的计算应基于实际应力分布拟合出多项式曲线;综合表面影响系数各分量应根据实际情况取值。基础环穿筋孔细节在设计寿命期内的最大累积损伤为0.042。

基于FLACS的水上LNG泄漏事故数值模拟分析

为准确评估水上LNG泄漏事故的危害以降低事故造成的损失,采用挪威三维计算流体力学(CFD)软件FLACS进行水上LNG泄漏事故数值模拟,分析数值模拟中相关场景及参数设定,为水上LNG泄漏事故的仿真计算提供参考。

高阶振型对风力机塔架地震反应的影响分析

为了掌握高阶振型对结构地震反应的贡献,以4座不同规模的典型风力机为研究对象,建立考虑塔顶质量转动惯量的堆聚质量动力计算模型。采用振型分解时程分析法,计算各塔架在2条实际地震波作用下的时程反应。基于瑞利阻尼假定,综合考虑结构内阻尼和气动阻尼,保守地将瑞利阻尼的两个参考振型阻尼比确定为0.5%。另外,比较了由相关国际规范和指南推荐的忽略高阶振型和塔架实际质量分布的单质量振子简化模型与该文采用的堆聚质量模型的时程分析结果。分析结果表明:风力机塔架的地震反应显著;高阶振型的贡献大小与结构自身的动力特性和地震波的选取有关;高阶振型对风力机塔架的位移、塔顶加速度影响不大,对塔架弯矩具有一定影响,对剪力反应的影响较为显著;时程分析时,单质量振子简化模型会得到偏于不安全的地震反应结果。

风力机地震响应分析的研究现状与展望

说明了我国风力机地震响应评估的重要性;对结构的抗震要求提出了建议;总结了风力机结构地震响应分析中需重点关注的因素;论述了国内外学者的研究历程,从理论分析、计算和试验等方面总结和评述了各国学者的研究成果,这些研究成果在结构的低阻尼、大型机高阶模态贡献、SSI效应和现有建筑结构规范的适用性等方面得到了一致的结论;分析了现有研究存在的不足,并从多维地震动下结构的响应、气动阻尼的识别、塔-叶片耦合振动、混凝土塔架的应用、弹塑性地震响应分析和近海风力机的特点等方面,提出了未来的研究趋势。

海底载流管道轴对称波频散特性分析

海底载流管道是典型的土—固—液三相耦合问题。利用Flügge壳体运动方程,结合弹性动力学方程,建立海底载流管道轴对称运动时的频散方程,分析自由振动波的性质及其随频率变化的规律。结果表明管道周围的土壤介质对其自由振动波的传播特性影响显著,而土壤介质刚度的增大使得自由振动波的截止频率随之增加。

裂纹损伤管道振动功率流特性的实验研究

设计了无限长裂纹损伤管道的实验模型和装置,分别对无损伤管道和含有环向裂纹损伤管道的输入功率流进行了测量,并与理论计算值进行了对比。结果表明,对于无损伤管道和损伤管道,输入功率流的实验测量结果和理论值均吻合较好。实验研究验证了理论模型和分析结果的正确性,为用振动功率流方法识别管道结构中的裂纹损伤提供了理论基础。

LNG SPB型独立液货舱设计分析

为实现LNG储存系统的国内自主建造,对现有主要LNG液货舱型进行对比,从市场前景、经济性、技术要点和国内适应性等方面分析,考虑选择SPB型舱为未来国产化的主选。以一艘6 000 m3LNG运输船为目标船型进行SPB型舱设计,依据国际公约和国内规范,采用有限元软件ANSYS和Abaqus对设计方案进行计算分析,以确定设计样舱的应力水平、疲劳寿命和裂纹扩展特性,为样舱制造提供技术参考。

基于CEL方法的船用LNG储罐防波板数值模拟分析

为准确求解罐箱液化天然气(LNG)晃荡自由液面大幅度运动的非线性问题,寻求防波板合理的设计形式,采用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)算法,并采用ABAQUS软件针对防波板型式对罐箱晃荡的影响进行计算分析,计算结果与试验结果吻合,表明该方法是一种切实可行的防波板设计方法,对目前常用防波板形式的仿真模拟对比分析表明锥形防波板防波效果最好。

基于火灾热辐射分析的LNG加注趸船布置设计

液化天然气(LNG)加注趸船是为LNG燃料动力船舶提供燃料的水上加注站,其营运过程中的主要风险是LNG泄漏后可能造成的低温损伤和火灾伤害。通过分析LNG泄漏后的主要灾害,重点使用实体火焰模型对加注作业典型泄漏场景的热辐射灾害距离进行定量计算,并以200m3油气加注趸船为例进行加注趸船布置设计。

LNG动力船燃料罐疲劳强度分析

为全面有效地执行国际海事组织发布的《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF规则),采用两参数Weibull分布表示应力范围的长期分布,基于IGF规则中液化天然气(LNG)等液化气体对B型燃料舱疲劳设计条件的相关要求,结合国际船级社协会和中国船级社相关规范及指南对疲劳评估规范的要求,推导出累积损伤计算的简化公式。算例表明,简化的计算方法能方便、有效地计算不同设计使用寿命(对应于总的波浪遭遇次数)和对应概率水平载荷下的液化气体B型燃料舱累积损伤度。在IGF规则要求框架下,所提算法可直接满足IGF规则要求的累积损伤计算要求。

船用LNG输送管道液击效应

LNG作为一种经济高效、清洁环保、安全可靠的能源,近年来迅速发展,在整个LNG产业链中,LNG的水上生产、储存、运输等占据着至关重要的地位。在其中涉及的LNG设备的设计阶段,管道的应力分析必不可少,在进行应力分析时需首先考虑载荷工况,其中包括由于突然停泵以及阀门关闭时引起的液击载荷。其瞬间压力可大大超过正常压力,并有可能对管路产生破坏性影响。根据相关理论计算公式来看,该压力与流体质量密度密切相关,考虑到LNG密度比水小、体积压缩模量大的物理特性,LNG运输管路系统内发生的这种压力突然增大的现象尤其不容忽视。

LNG燃料船储气罐疲劳强度计算

基于IGF规则对LNG燃料船储气罐疲劳强度分析的相关要求,结合CCS相关规范指南中的拟合经验公式,对船用储气罐的疲劳强度评估方法进行了研究,推导了累积损伤计算的简化公式并通过算例同CCS《船体结构疲劳强度指南》中的经验公式进行了简单对比。结果表明,简化公式可有效的对疲劳累积损伤度进行计算。