失效测点影响下极地船舶结构冰载荷的有效识别方法

冰载荷是极地船舶在冰区航行时受到的一种极端环境载荷,而对船体结构的现场监测是研究冰载荷的重要途径。一般通过在船体结构上安装应变传感器直接测量冰载荷引起的应变响应;采用影响系数矩阵法根据应变响应反演识别冰载荷。然而当应变传感器无法正常工作时,识别结果的准确性将难以得到保障。通过对典型极地船舶舷侧板架结构的有限元分析,研究了测点失效对识别结果的影响。基于对“天恩号”多用途冰级船实测应变数据以及典型极地船舶舷侧板架结构有限元应变数据的深入分析,确定了测点应变的空间分布规律,并进一步提出了失效测点影响下基于最小二乘拟合的冰载荷识别方法。在此基础上,较为准确地识别出7种典型工况下的冰载荷,大幅降低了识别误差,最终验证了该方法的有效性。

基于原型测量的极地航行船舶船体冰载荷分析

船体与海冰碰撞引起的冰载荷一直是破冰船领域研究的重点。根据S.A.AgulhasⅡ号极地科考补给船在南极海域的原型测量数据,利用影响系数矩阵法和反演法对船体艉肩部的冰载荷进行分析。通过肋骨上不同应变传感器测得的剪应变,在MATLAB中利用系数矩阵转换,得到了不同肋骨上的冰载荷。通过建立艉肩部有限元模型,采用两种不同的离散方式对载荷区域进行离散,并利用Tikhonov正则化求解反演方程,得到外板的冰载荷分布。克服了数据处理过程中解的不适定性,使得两种方法得到的计算结果也极为相近。

软支承动平衡机的CAB技术研究

运用影响系数矩阵构造软支承动平衡机支承的振动数学模型，设计计算机辅助动平衡（ＣＡＢ）测试系统。给出ＣＡＢ技术在３ｔ动平衡机上的应用实例，结果证明，一次动不平衡量的消除可达９２％以上。

基于实船试验的河冰载荷特性研究

冰载荷是船舶在冰区航行的主要威胁。为确定内河破冰船在破冰作业中的河冰载荷特性,论文开展了船体结构冰载荷的实船测量。在轻型破冰船上安装了分布式应变测试系统,采用双片式剪应变测试方法对船首部位的结构变形进行测试。通过有限元法建立了船首部位的数值模型,采用影响系数矩阵法对船首监测区域内6个子区域的冰压力进行了识别。试验结果显示,结构冰载荷主要为单峰三角形形式。对破冰过程中的冰载荷峰值和周期的均值、最大值进行了提取与统计分析,统计结果表明河冰载荷的峰值服从Weibull分布。此外,将河冰的冰载荷特征与海冰进行对比,不同厚度的河冰载荷作用形式和周期与海冰具有较高的相似性。由于河冰的强度高于海冰,河冰的载荷峰值略高于相同厚度的海冰。