改进的组合夹层板水下抗爆性能分析

夹层板因其优异的抗冲击性能广泛应用于舰船防爆防撞领域.为了探究不同芯层结构夹层板水下抗爆性能,基于当前性能优异的V型夹层板进行适当改进,利用LS-DYNA软件对当前的V型夹层板和改进结构的防护性能进行分析,对变形模式、速度和加速度模式以及吸能效应进行数值模拟对比分析.经过综合分析与比较,发现改进的V-X型夹层板各方面性能都要优于传统的V型夹层板.然后分析了结构参数对改进夹层板结构抗爆性能的影响,结果表明:V-X型夹层板的面板厚度、芯层厚度对上下面板的塑性位移有较大影响,面板和芯层厚度越大,上下面板产生的位移越小,但是吸能效率逐渐降低.面板-芯层的夹角小于40°时,对夹层板的防护性能较好;芯层高度也会对结构整体的抗爆性能产生影响,经过综合比较,芯层高度为70 mm时,其抗爆性能较好.研究工作可为新型舰船的结构设计提供借鉴.

一种网-桁架式海上拦截装置仿真分析

针对海上设施的安全防护问题,提出了一种网-桁架式海上拦截装置,目的是在有效拦截来袭小艇撞击的同时尽量降低对拦截装置本身的损伤.为验证这一装置的有效性,基于显式动力学和欧拉-拉格朗日耦合方法对拦截装置拦截小艇过程进行数值模拟,设定小艇垂直撞击支撑柱、支撑柱间隙和45°撞击支撑柱、支撑柱间隙4种工况,每种工况包含10、20、30 m/s 3种速度.通过对这12组仿真的碰撞力、能量以及破损状态分析,全方位分析了该装置的防撞性能和对小艇的拦截效果.所有工况下该装置都能完成对小艇的拦截,说明这种装置具有优秀的拦截效果.

基于改进YOLOv5模型的船舶焊缝缺陷检测方法

当前船舶焊缝缺陷检测主要是通过人工目视的手段检查焊缝的射线探伤图像进行的,存在耗时长、工作量大、效率低的问题,为此提出了一种基于改进YOLOv5模型的船舶焊缝缺陷检测方法.首先对1 152张船舶焊缝射线图像进行标注,建立船舶焊缝射线图像数据集;然后根据船舶焊缝缺陷几何尺寸小、特征不明显的特点,对YOLOv5模型进行改进.通过对图像进行正弦灰度变换,提高缺陷处的对比度.加入卷积注意力模块(CBAM),增大感兴趣区域的权重.增加检测尺度,提高对微小目标的检测精度.计算对比检测结果表明,使用改进的YOLOv5模型对船舶焊缝缺陷进行识别,使精确度从95.3%提高到98.4%,召回率从77.5%提高到77.9%,交并比为0.5时的平均精确度从81.5%提高到84.2%,证明该方法可以有效地改进船舶焊缝缺陷检测的效果.

遗传算法在船舶自由浮态计算中的应用

根据船舶自由漂浮的平衡条件,将自由浮态计算归结为多目标约束优化问题,并引入遗传算法(GA)对该优化问题进行求解.在船体曲面和甲板的非均匀有理B样条(NURBS)曲面表达基础上,应用GA算法,采用实数编码方式,对船舶自由浮态进行计算,在实践中对GA算法进行必要的改进,提高进化速度,并编程实现.通过对两条实船完整浮态和破舱浮态进行计算,并与传统方法的计算结果对比表明,用GA来解船舶自由浮态的方法是简单可行的.由于该计算是基于曲面表达的计算,故比二维表达基础上的计算更精确.与其他迭代方法相比,它不需要人为给定初始迭代点,只需给出船舶总重量和重心位置;设计变量直接取吃水、横倾角和纵倾角,不必预先计算倾角的正切值,使用方便.

基于ANSYS软件的船体外板有限元建模方法研究

有限元方法是强有力的工程计算方法之一,已在船舶、桥梁和客车等的结构强度分析中得到广泛应用。船体有限元建模是比较繁琐的工作,而对于同种船型,有限元建模过程中存在大量的重复性工作。为寻求一种高效的船体结构有限元建模方法,针对船体结构的复杂性和规律性,充分利用当今计算机的高性能,以及ANSYS软件中工作平面(WP)和图元布尔操作的强大功能,提出一种用于ANSYS软件的方便快捷的船体外板有限元建模方法,这种方法能避免过多地人工输入或处理数据,为船体的强度分析提供了有利的手段。实践证明这种建模方法是可行的,可作为船体结构自动有限元建模方法研究的基础。

基于曲面表达的几何特性计算及其在船舶工程中的应用

船舶静力性能计算中主要涉及到与水线面、横剖面、排水体积和舱容等相关的几何特性计算,在阻力和适航性等性能计算中还要对湿表面积进行计算,以便在设计阶段对船体外形的优劣进行评估和分析,为线型的进一步优化提供依据.为了更精确地计算相关的船舶性能,文章提出了基于曲面表达的相关2D或3D几何体几何特性计算新方法.该方法首先将所表达的曲面离散成四边形或三角形单元,将空间区域分割成若干广义棱柱,再通过四边形、三角形和广义棱柱的几何特性的组合,分别计算界定平面、曲面或空间区域的几何特性.对解析曲面进行NURBS表达,对其截面积、局部表面积和体积及几何特性进行计算,其结果与解析法计算的精确解非常接近.将该方法具体应用于实船的相关计算,结果表明了其可行性、合理性和精确性.

驳船载导管架拖航及下水工况中的结构强度分析

根据相关规范,应用ANSYS有限元软件对上海船舶研究设计院的导管架拖航/下水驳船的设计方案进行了结构强度的有限元分析。为取得可靠的计算精度,对导管架、滑道和驳船均进行了精确的有限元建模,对该设计方案进行了多工况的应力和变形的计算,给出了有限元模型建立过程中单元的选取、网格剖分以及约束和载荷的处理方法,并对计算结果进行了分析,从而提出了结构改进建议和作业环境要求。本文的研究成果为驳船的设计及结构强度分析提供了参考方法。

超大型海洋结构物海上安全运输绑扎件设计

绑扎件的制作及安装过程中,由于考虑的因素不够周全,或强度不够造成海难事故,或因设计过于保守而造成材料的浪费。根据具体工程项目,结合实际工程经验,对该类绑扎系统设计中应注意的关键问题进行了剖析,包括构件的结构形式及尺寸设置,绑扎系统布置以及构件尺寸与运输船甲板结构的关系,绑扎系统受力计算模型的简化以及结构物对同一组绑扎件构件之间连接的模拟等,并给出具体的工程实例。可为海洋结构物运输的绑扎系统设计以及完善或制订相关标准提供依据,并有助于提高驳船结构计算机辅助设计与强度分析的精度。

基于NURBS表达的船舶静水力特性精确计算

在船体曲面NURBS表达基础上,对船舶静水力特性参数进行精确而全面的定义,并结合平面与曲面求交算法和基于曲面表达的几何特性计算方法,对各静水力特性参数进行计算。这种方法不仅适合于传统的静水力特性计算,又适合于任意浮态下的静水力特性计算。对实船正浮状态下的静水力特性进行计算,与传统方法的计算结果进行对比和分析,说明了该定义方法的通用性和实用性;对倾斜状态下的静水力特性进行计算,并总结静水力特性参数值随浮态的变化规律,为船舶自由浮态和静稳性精确计算提供基础。

基于NURBS表达的主船体虚拟分舱及舱容计算(英文)

在船体曲面、甲板面NURBS表达和内底内壳多面体表达,有效的平面与曲面求交算法和几何特性计算方法基础上,给出了任意形状舱室的舱容计算方法。根据围闭舱室的几何元素(舱壁、甲板、船体曲面或内底和内壳)不同,将舱室分为12种基本形状,只需要船体曲面的型值信息、舱壁位置或折点信息以及内底和内壳的折点位置信息,即可进行参数化虚拟分舱和舱容计算,避免繁琐的舱室型值信息的人工输入,减少人工工作量,提高工作效率。该方法可以计算任意液面包括任意倾斜液面下的舱容,计算结果精确,方法简洁,为船舶3D参数化设计奠定基础。

基于缩减控制顶点数和自适应遗传算法的船体水线NURBS拟合

通过船体水线几何特点分析,研究用尽可能少的NURBS控制顶点对水线进行拟合.利用已有的水线型值数据、平边线边界点信息、首尾圆弧切点及其切线方向,对首尾自由段分别设置平边线起止点控制顶点、切矢控制顶点以及形状控制顶点,并以其权因子和相关坐标分量为设计变量,设置合适的约束条件,计算已知水线上半宽型值与所拟合的曲线上相应的半宽型值之间的误差,以最小化其中的最大相对误差为目标函数,建立优化模型,采用自适应遗传算法求解该优化问题.利用NURBS的特性,构造组合曲线,用单一NURBS函数构造任意一条由圆弧曲线、自由曲线和直线构成的水线.实船船体线型逼近和设计算例表明,应用该方法对水线进行拟合是可行的,并能满足工程设计要求,同时还可以减少船体水线NURBS表达的数据量.

ROPS的非线性安全能量计算方法

国际标准ISO 3 471 :1 994对工程车辆翻车保护装置 (Roll-OverProtectiveStructures,简称ROPS)的一项重要性能要求是ROPS应具有足够的能量吸收能力 ,而ROPS能量吸收的计算属于结构非线性分析。根据塑性铰的概念和特性 ,提出了计算ROPS侧向加载中心弹塑性位移并由此计算其能量吸收的一般方法 ,并用实例证明了其正确性。该方法将复杂的非线性问题转化为简单的线性问题 ,使设计者在设计阶段就可对ROPS的能量吸收性能进行有效的预测 ,并可推广到一般等截面构件组成的刚架系统的弹塑性变形和能量吸收的计算。

半潜式起重铺管船先进性评价方法

[目的]为了对现有半潜式起重铺管船(SSCV)的先进性进行定位,评估船舶设计是否达到预期效果,并找出存在的问题以指导今后的工作,[方法]在参考国家标准的基础上,结合SSCV的特点和功能,提出一套适用于营运中SSCV的先进性评价指标体系及评价方法。通过实例计算,确定评价方法的适用性和可行性。[结果]结果表明,所确定的先进性评价指标体系及评价方法适用于营运中的SSCV评价需要,评价结果符合工程实际。[结论]所提方法可为设计中的起重铺管船先进性评价提供参考。

工程车辆翻车和落物保护装置(ROPS&FOPS)

本文基于最新国际标准 ISO3 471 :1 994、ISO3 44 9:1 992及 ISO3 1 64:1 992 ,就工程车辆翻车和落物保护装置 (ROPS&FOPS)的概念、结构类型特点及功能、性能要求和试验规则作了较为详细的阐述 ,可以为 ROPS&FOPS的性能试验提供依据 .

基于NURBS表达的精确自由液面修正

提出了基于三维NURBS表达的精确自由液面修正方法。对船体曲面和甲板进行NURBS表达后,通过对任意倾斜液面下的舱容及容积心的计算以及给定舱室装载量条件下舱室内液体液面的确定,可计算出任意倾斜状态下液体自由流动后产生的倾斜力矩,从而得到精确的静稳性臂修正值。通过对不同舱型的舱室在不同装载量和不同浮态下的倾斜力矩的计算和比较分析,总结规范计算结果和精确解之间存在误差的原因,分析了误差随舱型、装载量和浮态变化的规律。该方法表明了采用精确自由液面倾斜力矩计算的必要性和工程应用价值,并给出在船体设计中如何根据实际情况进行精确自由液面修正的建议。

基于参数化表达的船舶结构有限元分析方法

针对船舶的结构特点,文章提出了一种船舶结构参数化有限元分析方法,解决了常规方法中建模效率低以及建立的模型难以修改等问题。该方法运用面向对象的编程技术封装了建模过程中诸如网格划分、构件连接处理等复杂的操作,从而提高了建模的效率。采用参数化的方法建模,在设计的整个周期内都可以通过参数对整个船体结构模型进行修改。建立参数化结构模型与专业有限元软件的接口,通过有限元软件完成结构有限元分析。通过对一条散货船的有限元分析,证明了该方法相对于传统方法的优越性及其工程实用性。

中小型LNG船鞍座及附近船体结构强度分析

中小型LNG船与传统大型LNG船相比,在结构设置和内部设备等方面有着很大差别。船在海上航行时,受动、静载荷的综合作用,鞍座的应力分布比较复杂。因此鞍座及附近船体的应力分布情况直接关系到此种LNG运输船使用的可靠性与安全性。详细介绍了中小型LNG船C型独立液货舱货罐鞍座的结构及其承载作用。结合中国船级社《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,推导出船舶在静水、仅垂荡、仅横摇以及垂荡和横摇并存状态下鞍座承载区域所受径向力的分布函数。利用ANSYS软件,对一艘6400m3LNG船的鞍座及附近船体结构进行有限元建模。针对不同工况,采用载荷叠加法,施加规范要求的载荷,得出应力分布结果。对计算结果进行分析,找出危险工况及危险部位,并针对应力分布,给出结构改进措施,为类似鞍座结构强度分析与结构设计提供一定的参考。

ISO关于工程车辆翻车和落物保护装置的概念与要求

基于最新国际标准 ISO3471:1994、ISO344 9:1992及 ISO316 4 :1992 ,就工程车辆翻车和落物保护装置(ROPS & FOPS)的概念、结构类型特点及功能、性能要求和试验规则作了较为详细的阐述 ,为国内制定相关标准和 ROPS &

变水层大型拖网渔船的船型技术经济论证

根据捕捞方式与运营模式特点,对变水层大型拖网渔船船型技术经济论证方法进行了研究。以船长、船宽、型深、方形系数和设计自航航速为船型优化参数,选取净现值、渔捞效果系数、投资偿还期、吨鱼油耗和吨鱼成本为船型论证经济指标,建立了渔获产量估算及其经济性计算模型,利用指标权重法建立了综合评价函数,利用参数分析法对变水层大型拖网渔船进行船型优选,对论证中的不确定性因素进行敏感性分析。以运营于西非某海域的变水层大型拖网渔船为实例进行计算与优化分析,得到变水层大型拖网渔船最优船型为船长82.4 m、船宽16.2 m、型深9.5 m、吃水5.79 m、方形系数0.68、航速13.2 kn。

中小型LNG船货罐鞍座及附近船体材料分布研究

C型独立液货罐是中小型LNG船的主要液舱形式,属于半冷半压式容器。由于贮存LNG的液货罐处于低温状态,且因与船体相连的鞍座支撑,在鞍座及附近船体上就会形成温度梯度,故有必要对鞍座及附近船体结构进行温度场分析,以确定其材料分布。提出了对该C型独立液货罐鞍座及其附近船体结构热分析的方法,认为鞍座及其附近船体处在低温液货、海水与空气3种流体介质中,通过船体与3种流体的对流换热及其与层压木之间的热传导达到热平衡。借助ANSYS有限元软件,给出有限元热分析模型的简化和对流载荷的施加方法,以确定鞍座及其附近船体结构的温度场分布,结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及附近船体结构材料的合理分布,以防止材料发生低温脆性破坏,并给出具体实例。