桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果影响研究

随着航道上大跨度桥梁的建设愈加广泛,其桥墩在水面附近往往具有一定的倾斜角度。为研究桥墩倾斜方向对自浮式防撞装置防护效果的影响,文章基于装备自浮式防撞装置的2种倾斜方向的桥墩与6000DWT级散货船为研究对象进行非线性有限元仿真碰撞计算,分析桥墩倾斜方向对不同航速船舶撞击下桥墩撞击力、系统能量转换、船艏结构破坏的影响。结果表明:外倾式桥墩受到撞击力更小,其防撞装置通过变形吸收能量更多、防护效果更好。研究成果可为大跨度桥墩设计与防撞装置的开发提供重要的参考价值。

边岛式上层建筑结构设计与性能分析

本文采用规范计算与有限元分析相结合的方法,针对边岛式上层建筑的结构设计、强度校核、参与总纵弯曲的有效度和边岛式上层建筑对船体总振动的影响等方面进行研究,分析不同结构设计型式和计算方法的适用性,给出边岛式上层建筑结构在设计、力学性能分析等过程中的相关建议,为其他船舶的边岛式上层建筑提供设计参考。

共同结构规范中舭部曲板作为硬角单元的适用条件研究

按照共同结构规范要求,对于船舶舭部板的船体梁极限强度和残存强度计算,规定在一般情况下应将其视为硬角单元,但未明确可以将其视为硬角单元的具体条件。本文利用共同结构规范对于曲板屈曲能力的评估方法和非线性屈曲有限元分析方法,对船舯区域和船舯以外区域的典型几何形状的舭部曲板进行了研究,得到了在共同结构规范要求的船体梁极限强度和残存强度计算中,舭部板可以被视为硬角单元的简要条件。

基于模型的船体性能数值模拟系统标准集构建方法研究

本文面向船体性能数值模拟系统数字化、智能化的开发与应用需求,聚焦提升系统开发效率与质量,研究确定了基于模型的复杂软件系统标准集构建技术路径,开展了系统开发需求分析与场景建模,以及系统视图构建,在此基础上综合考虑系统生命周期、功能实现、系统组成等不同维度,分析形成了该系统的标准体系架构,以软件全生命周期质量保证过程为例,开展各环节的标准适用性与缺项标准分析,分别构建了标准配置模型(StdV-1)和标准预测模型(StdV-2),形成了能够支撑系统开发和应用的标准集,增强了各类标准对系统全生命周期过程的规范和约束。

椭球形与圆柱形耐压薄壳承载特性对比研究

将水下无人潜航器耐压结构作为应用背景,为对比椭球形薄壳与圆柱形薄壳承载差异,以应力和弹性稳定性作为典型力学性能指标进行对比。基于第四强度理论,以Mises应力作为典型应力开展数值计算,同等重量下椭球薄壳应力峰值较圆柱薄壳应力峰值小4%左右。以等容积、等重量为前提,基于ISIGHT平台调用Ansys,采用NSGAⅡ优化算法开展椭球薄壳弹性稳定性优化,同等重量、同等有效容积下,椭球薄壳稳定性较圆柱壳提升1.78%~6%;仅要求同等容积时,椭球薄壳稳定性较圆柱壳最大提升约200%。研究成果可为超大潜深潜器耐压结构选型提供借鉴。

大跨度双层甲板在轴压载荷下的稳定性研究

针对大跨度双层甲板缩尺模型设计并开展了单轴压缩试验,分析了缩尺模型的极限承载力以及结构的崩溃特性.计及初始缺陷的影响建立数值仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比,分析了双层甲板模型在轴压载荷作用下的稳定性及极限承载特性.结果表明:文中研究的双层甲板缩尺模型的失效模式主要是板格屈曲变形,仿真计算得到的模型应力分布情况与试验测量的结果也基本吻合.

大型集装箱船甲醇燃料舱结构设计

针对甲醇作为船舶替代燃料的特点,提出一种适用于大型集装箱船的甲醇燃料舱设计方案,以一艘大型集装箱船为例,采用有限元方法来验证甲醇燃料舱区域的结构强度,同时探讨燃料舱端部节点设计对船体结构强度的影响。为大型集装箱船甲醇燃料舱的结构设计提供参考。

深海无人系统大长径比环肋圆柱壳结构设计与试验研究

环肋圆柱壳是深海无人系统广泛采用的一种耐压结构形式,保障其结构安全是系统研制过程中非常重要的一环。针对环肋圆柱壳的结构特征推导了组合结构重量关系式和结构参数简化估算方法,并以一种超长型深海无人系统耐压结构为例,围绕大长径比环肋圆柱壳的结构形式、设计计算、仿真分析、模型验证等开展研究。研究表明提出的大长径比环肋圆柱壳结构设计参数简化估算方法具有较好的适应性。相关计算和分析结果可以为该型深海无人系统结构设计提供技术支撑,也可以为其他类似耐压结构设计提供参考。

船用承压结构变形场混合数字孪生监测模型方法实现

[目的]旨在为实现船舶的全生命健康监测设计一种面向结构健康监测的混合数字孪生系统。可实时采集及反馈关键舱室结构的变形,从而提升航运的信息化和安全管理能力。[方法]首先,采用奇异值分解法对多组载荷形成的物理场信息进行数据压缩降维得到特定的标准正交基,创建基向量与载荷关系的响应面模型,输出基于实时输入载荷的有限元降阶模型。其次,采用基于地统计学的克里金插值算法,按照特定拓扑结构布点,将实时的传感器数据和降阶模型输出的补充点位数据经由卡尔曼滤波算法进行融合修正,共同计算监测对象的变形情况。最后,通过构建变形监测软硬件系统,实现监测物理特性的采集到可视化的全过程。[结果]该系统在预设的载荷下,硬件采集系统能够稳定进行数据采集,配套的应用程序能够按照预期的要求进行实时可视化采集。[结论]该结构健康混合数字孪生系统满足船舶的健康监测需求,对未来船舶的高度一体化、智能化发展具有一定的参考意义。

大数据背景下船员培训驾驶舱平台设计与实现——以浙江国际海运职业技术学院船员培训为例

以大数据时代为背景,以浙江国际海运职业技术学院船员培训系统为例,设计并实现了一套基于大数据的船员培训驾驶舱平台。通过引入Hadoop、Hive、Spark等大数据技术实现了船员培训数据的采集、分析和可视化展示。该平台的设计目标在于提升船员培训效果,通过大数据存储分析技术对培训项目、人次、计划等数据进行采集和分析,形成主题评估及数据对比,为管理层决策提供支撑。详细介绍了平台的总体架构、环境准备、数据导入、清洗、处理、持久化和可视化等关键步骤,强调了数据处理的全流程。

邮轮内装物资物流集配风险评估

为量化邮轮内装物资物流集配风险并科学配置管控资源,结合置信规则库和贝叶斯网络,用于解决具有不确定性和模糊性的风险评价信息.辨识影响邮轮内装物资物流集配的关键风险因素,多维度细化风险参数表达,基于风险参数结构及权重,建立包含置信度的规则库表示风险参数与风险状态之间的对应关系;融合模糊评价数据,利用贝叶斯推理技术,得出风险因素在风险状态上的置信度分布,引入效用函数实现概率值向精确值的转换,并得到风险因素的排序结果;通过敏感性分析验证该模型的逻辑性、适用性和准确性.结果表明:邮轮内装物资物流集配风险排序位列前三的分别为内装总包商对供应商及物流服务商监管不善、参与主体权责划分不明确、以及仓储设施不满足物资存放要求.

基于子模型分解的船舶舱段结构代理模型协同优化方法

[目的]为解决船舶舱段结构优化设计参数众多、计算耗时的难题,提出一种基于子模型分解的舱段结构代理模型协同优化方法。[方法]每次选择一个板架,根据当前舱段方案的有限元模型建立板架结构子模型,基于子模型构建板架结构响应的代理模型并进行优化,得到板架优化解后更新舱段模型,再进行下一个板架的优化,如此迭代,直到完成一轮或多轮包含所有板架的协同优化后停止。最后对舱段结构尺寸进行小范围调整,得到最终优化解。[结果]某船舶舱段结构优化结果显示,与从整体优化角度出发的基于降维代理模型的舱段结构优化方法相比,在相当计算成本下,所提方法的优化结果重量进一步减小了2.86%,最终实现结构减重4.96%。[结论]所提方法的优化效果较好,在高维船体结构优化问题上具有较好的应用价值。

掺氢环境下含腐蚀缺陷X52天然气管道的结构强度失效机理研究

[目的]旨在探究掺氢环境下含腐蚀缺陷管道的结构强度劣化规律。[方法]基于试验数据分析X52钢在不同掺氢比例下的承载性能,采用非线性有限元方法研究X52掺氢天然气管道在不同腐蚀缺陷下的结构强度失效机理。[结果]研究结果表明:掺氢比例增大到50.0%时,管道在组合载荷下达到失效的位移最小为2.58 mm,结构韧性劣化程度较大;掺氢比例为25.0%时,缺陷深度越大,结构失效程度越严重,通过对正方形和圆形缺陷的对比,发现正方形缺陷的最大应力高于圆形缺陷。[结论]基于材料性能构建的含缺陷管道模型能够实现对不同掺氢环境下天然气管道服役状态结构承载力劣化程度的评估,所做研究可为新能源管道设计及健康监测提供工程化建议。

不同水下爆炸参数下双层加筋圆柱壳结构响应研究

本文采用声固耦合方法模拟水下中远场爆炸产生的冲击波载荷和气泡脉动对双层加筋圆柱壳的冲击响应。从不同工况水下爆炸载荷下的鞭状运动和关键部位冲击响应2个方面,研究了药量、爆距、水深、爆炸方位等参数对双层加筋圆柱壳结构响应的影响。研究表明,在中远场水下爆炸作用下,双层加筋圆柱壳在不同药量和爆距下鞭状运动的位移响应幅值和冲击环境谱加速度幅值变化较大,但其鞭状运动的位移响应曲线的周期变化不大。双层加筋圆柱壳在不同水深下,鞭状运动受到水下载荷周期性影响显著,但谱加速度幅值变化不大。双层加筋圆柱壳在不同爆炸方位下鞭状运动变化和冲击环境谱加速度分布受其影响显著。这项研究旨在为水下中远场爆炸作用下,水下航行体结构的抗冲击特性研究提供数据及理论支撑。

大型LNG船集管区平台结构参数化设计与计算分析

为实现对大型LNG船集管区平台的高效与高质量设计,提出一种集管区平台的三维参数化设计方法,通过CATIA V6软件二次开发和知识工程模板,快速搭建平台的有限元模型和实体模型,并实现工程图出图;同时提出一种对大型LNG船集管区平台的加载方式,利用有限元数值仿真技术对平台的强度进行计算校核。研究表明,采用该参数化设计方法较常规设计周期缩短了8天,提高了设计精度,加载方式可有效模拟平台的受力情况,为今后同类LNG集管区平台的设计提供一定参考。

大型舰船圆筒型水下防护结构性能分析

[目的]针对传统“空舱-液舱-空舱”三舱型防护结构重量大、防护效率较低的问题,探讨圆筒型水下防护结构的防护性能。[方法]建立基于任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法的数值模型,通过典型的结构接触爆炸算例,验证ALE算法的精度;然后在此基础上分别建立传统的三舱型防护结构和圆筒型防护结构模型,通过数值模拟分析相同药量水下接触爆炸后的应力、应变最大值以及能量吸收等特征参数,从而得到各自的防护性能。[结果]结果显示,圆筒型防护结构防御纵壁的位移小于防水纵壁的位移,这与传统三舱型防护结构的规律相反;甲板、双层底结构吸收的能量相比传统防护结构少了9.92%,具有明显的垂向抗变形优势。[结论]研究表明,圆筒型防护结构在药量相同的情况下其毁伤程度更低,可为水下防护结构的创新设计提供新的思路。

基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化分析方法

[目的]随着船舶不断向大型化、复杂化发展,舱段级以上的船体结构有限元模型的网格数量将急剧增加,导致碰撞、冲击、接触等大型非线性力学问题均难以求解,故提出一种基于正交异性等效的双向加筋板结构变形简化方法。[方法]首先,将现行成熟的单向加筋板平面应力简化方法推广至更复杂的双向加筋板平面弯曲问题,并引入正交方向上加筋板总惯性矩与板的惯性矩之比来反映结构的正交异性;然后,将惯性矩比值代入推广所得的加筋板等效平面弯曲本构方程,以实现材料正交异性的转化,从而在力学层面上兼顾结构的抗变形能力和中性轴移轴产生中面力的影响;最后,利用有限元计算,根据不同的位移分布对四边固支加筋板的变形模式进行分类,并将加筋板实际结果与该方法及传统方法的等效结果进行误差对比分析。[结果]对比结果表明,在船舶双向加筋板结构中,该方法最多可减少84%的网格数量,且3种变形模式下的等效误差均可控制在6%以内,远低于2种传统方法。[结论]该方法的精度较高、适用范围更广、大幅了节省计算资源,可为大型船体结构非线性力学问题的直接建模仿真计算提供解决方案。

舰船舷间双层声桥声振传递特性研究

[目的]双层壳之间的舷间结构是声振动从耐压壳向轻外壳传递的重要桥梁,为降低对舰船振动声辐射水平的影响,提出一种双层声桥的舷间结构形式并开展声振传递特性研究。[方法]采用有限元方法建立舷间双层声桥的有限长双层圆柱壳振动声辐射模型,对比分析双层声桥与传统单层声桥结构的声振传递特点,揭示双层声桥结构形式、结构参数以及轴向分布间距等因素对声辐射和振动传递特性的影响规律。[结果]对比结果表明:双层圆柱壳间的双层声桥连接结构比传统单层声桥结构的降噪效果更好;双层圆柱壳间“2-1”型双层声桥结构模型的振动传递降低效果优于“1-2”型和“2-2”型,而3种不同的“1-1”型双层声桥连接结构的振动传递降低效果则较为相近;底层声桥肋板间距和横铺板宽度对双层壳体结构的振动传递降低效果的影响较大,而声桥层高的影响则较小;双层圆柱壳间双层声桥的轴向分布越紧密,其振动传递降低的效果越差。[结论]研究成果可为舰船舷间结构的减振降噪设计提供参考。

基于回归算法的MARK Ⅲ薄膜型LNG运输船结构分析优化

针对国内首艘MARK Ⅲ薄膜型LNG运输船(LNG JUMBO)货舱区的结构设计,采用挪威船级社(DNV)开发的Nauticus Hull和Sesam软件完成舱段结构有限元分析。通过对目标舱加载的计算,校核舱内各主要构件的屈服、屈曲强度;基于子模型技术,评估各关键区域高应力点结构强度,并提出一种高效推算同一位置、不同强框处应力值的线性迭代回归算法,为结构优化与产品轻量化提供了新思路。

基于贝叶斯分类器的船舶型材优化设计

船舶结构轻量化设计对于提高船舶的运载能力和实现更大的经济效益具有重要意义,针对传统优化设计方法建立优化模型时约束条件无显式表达的问题,提出基于贝叶斯分类器的船舶型材优化设计方法。首先,依据贝叶斯理论和核密度估计方法构建贝叶斯分类器,然后利用贝叶斯分类器代替隐式约束函数进行求解,最后以T型材的优化设计问题为例进行验证,并将优化结果对比约束条件可显式表达情况下的求解结果进行分析。基于单约束条件的贝叶斯分类器目标函数偏差低于2%,基于多约束条件的贝叶斯分类器求解目标函数偏差在8%左右,且不同的贝叶斯分类器设计方法会对优化求解结果精确程度产生影响。使用贝叶斯分类器做出决策边界能代替实际边界进行优化求解,验证了贝叶斯分类器驱动求解器寻优的可行性,对解决约束条件无显式表达的问题提供了新思路。