冲撞式破冰引起的船舯垂向弯矩计算方法研究(英文)

文章研究了由冲撞式破冰引起的船舯垂向弯矩的计算方法。确定了模拟冲撞式破冰过程的有限元建模准则,对有限元软件进行了二次开发,采用多重失效面方式定义冰层的破坏模式。开发了FORTRAN程序,提取环境外载荷,计算由冲撞式破冰引起的船舯垂向弯矩,为预报船冰碰撞载荷提供了一种新的方法。

集装箱船在垂向弯矩和水平弯矩联合作用下的极限强度

用简化方法对集装箱船进行了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下的极限强度分析 .通过对船体在不同弯曲角度时极限强度的系列计算 ,得到极限弯矩的相关曲线 .发现 ,由于集装箱船剖面的非对称性及屈曲引起的非线性使得结构构件拉压性能不同 ,相关曲线是非对称的 .根据 6艘集装箱船计算结果的统计分析 ,对适用于集装箱船的相关公式提出了建议 .

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系。开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300KDWTFPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报。研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大。

散货船及油船垂向波浪载荷短期预报经验公式

应用WALCS软件对6艘散货船及6艘油船进行了短期波浪载荷直接计算,依据计算结果分析了这两种船型在航速为0、迎浪、均匀满载及隔舱满载工况下的船舯垂向弯矩、L/4(L为船长)处垂向剪力、3L/4处垂向剪力的若干规律。根据这些规律,总结出了一套针对散货船及油船的垂向波浪载荷短期预报经验公式。依据此经验公式,在缺乏完备图纸资料的情况下,可以快速估计航行于海上的受损船舶的短期载荷情况,为评估其安全状态提供数值依据,为事故船东方做出安全可行的处理决策提供优质服务。

油气资源开发保障平台水弹性响应

本文在设计阶段通过水弹性响应分析,有效地评价了油气资源开发保障平台的结构安全性。基于COMPASSTHAFTS软件,通过计算深海油气资源开发保障平台的模态及模态载荷,可以在线性频域上进行模态叠加而得到运动响应和截面载荷。采用JONSWAP波浪谱进行短期和长期载荷预报分析,从中选取危险的设计波高工况进行应力评估。数值计算结果表明,在评估海洋结构水弹性响应特点和几个剖面的载荷时,结构的中间部分出现了最大弯矩和最大应力,这是因为一阶弹性模态即垂向弯曲模态在模态叠加方法中起了至关重要的作用。

基于不同海域海况特点的通用型FPSO疲劳损伤分析

由于西非海域、墨西哥湾海域和巴西海域的海况特点存在明显差异,通用型FPSO在三个海域海况下的疲劳损伤呈现出较大差别,对通用型FPSO进行基于不同海域海况特点的疲劳损伤分析,结果表明,对于通用型FPSO,垂向弯矩对于船体结构疲劳强度的影响要比转矩的影响大得多,设计时应充分考虑垂向弯矩的影响;对于主船体关键热点,各海域不同系泊方式下的热点损伤均具有明显差异,其中多点系泊西非海域的疲劳损伤较大,巴西海域次之,墨西哥湾海域最小,内转塔系泊对应的疲劳损伤大于外转塔系泊,设计时应根据通用型FPSO的实际运行海域与系泊方式重点考虑损伤较大的海域与系泊方式。

起重船波浪载荷直接计算与规范计算比较研究

采用基于三维频域线性水动力理论的波浪载荷计算软件Wave Loads Calculation System对1 600 t全回转浮吊船进行了波浪载荷计算(主要指垂向弯矩与剪力),得到不同工况下载荷分布的特点。并将计算结果与中国船级社《钢质海船入级规范》中的规范计算结果进行了比较。研究表明:起重船由于其船型、质量分布和载荷工况不同于运输船,规范计算公式无法对其波浪载荷做出合理评估,而采用直接计算方法,能够根据装载状态,较为准确和详细地预报船体波浪载荷及其分布。

船舶模型在波浪下的崩溃数值仿真及试验

大波浪因具有巨大波高而会造成船体结构崩溃失效,甚至断裂,准确预报船体结构在波浪下的非线性动态强度已成为船舶结构新的研究方向。提出一种结合三维势流理论和非线性有限元的数值仿真方法,预报船体结构在波浪下的非线性动态强度,三维势流理论用于计算波浪载荷,非线性有限元用于计算船体结构的弹塑性和屈曲变形。为验证数值仿真方法的准确性,开展能在水池条件下产生结构性崩溃的船体模型试验。该模型由左右两端的刚性船体和舯部的屈曲铰结构组成,能在水池波浪的作用下产生崩溃行为,通过屈曲铰结构的崩溃模拟船体梁的弹塑性特征。模型试验重点测试屈曲铰的大转角变形,并对屈曲铰开展四点弯曲试验和仿真,得到屈曲铰的转角与非线性弯矩的关系,进一步转换获得模型的非线性弯矩。结果表明:数值仿真的转角曲线和弯矩曲线与模型试验的结果均有一定的吻合性,经模型试验验证的数值仿真方法可用于评估船体结构在波浪下的非线性动态强度。

基于一个二维修正水弹性方法的集装箱船体梁动态前极限强度评估研究（英文）

海上极端波因其巨大的波高常常导致船体的极限破坏。该文提出了一个二维的修正水弹性方法来研究一个集装箱船船体梁在极端波中的动态前极限强度。传统的极限强度评估基于准静态方法,没有动态效应被考虑。而船体在波浪下的动态结构响应是基于水弹性方法,传统的水弹性方法并不能计算船体梁的动态非线性强度。该二维修正的水弹性方法考虑时域波浪和非线性船体梁之间的耦合,将水弹性方法和Smith方法结合,用Smith方法计算船体梁的刚度,而其刚度与船体梁的强度和变形曲率有关。所以该时域的非线性刚度被用于修改水弹性方法里的常数项的结构梁刚度。几组极端波模型被用以产生船体梁的大变形和非线性动态垂向弯矩。文中分别采用修正水弹性方法和普通水弹性方法,通过改变四个重要的极端波参数如极端波最大波高、规则波的波高、波速和波长等来研究其对船体梁船中处的大变形转角和非线性垂向弯矩的影响,通过采用修正的水弹性方法计算得来的结果与水弹性方法计算得来的结果相比较,得到了一些差异和结论。

火灾中集装箱船剩余极限强度研究

采用ISO规定的火灾的标准温度—时间曲线建立船体结构的火灾模型。基于能量守恒原理建立热传导微分方程,计算热传导、对流和辐射对结构温度分布的影响。考虑火灾发生位置的差异性,分析得到着火区域的温度场。根据高温下钢材的力学性能,针对火灾发生位置的不同,利用非线性有限元方法,分析火灾对集装箱船剩余弯曲极限强度(中拱、中垂)的影响。结果表明,集装箱船不同位置发生火灾时,对船体结构极限强度的影响具有显著差异。船舱某一位置发生火灾时,对船体梁中拱和中垂极限强度的影响也分别不同。对集装箱船火灾的瞬态分析结果表明,火灾对船体梁极限强度的衰减作用主要发生在火灾发展过程中的前期,船体梁极限强度的衰减速度随火灾发展的时间逐渐减慢。

超大型集装箱船水弹陛效应研究

航运业的激烈竞争导致集装箱船不断向大型化发展,其大主尺度及大开口的特点导致了船体结构刚度的减小,船体2节点自由频率与波浪频率更为接近,由此引起的船体水弹性效应不可忽略。本文首先对各船级社关于水弹性效应部分的规范进行解读,然后以一艘16000TEU超大型集装箱船为例,基于ABS船级社规范对其船体高频响应——Whipping和Springing响应进行了研究,得出了一些结论,对同类船型的研发设计有一些借鉴作用。

利用CFD-MBD数值分析的超大型集装箱船水弹性响应分析

伴随着船舶工业的发展,船舶尺度不断增加,船舶固有频率随之降低,超大型船舶在一般海况中也更容易发生弹振和颤振,因此准确估计船舶水弹性响应对于船舶设计和航行安全具有重要意义。该文构建了一种基于CFD-MBD的双向流固耦合模拟方法,其中流场计算采用开源程序OpenFOAM,结构部分采用开源多体动力学计算程序MBDyn,流场和结构则通过PreCICE进行信息交互。使用该方法对一艘超大型集装箱船在波浪中的运动及水弹性响应进行了数值模拟,并对比了数值计算和模型试验结果,验证了该文数值模拟方法预报船舶水弹性响应的准确性,分析了不同波浪工况中的运动和弯矩响应,发现该集装箱船在波长船长比为1的工况中航行时,船舯波浪弯矩达到最大值。