Large Deflection Dynamic Response Analysis of Flexible Hull Beams by the Multibody System Method

In this paper the large deflection dynamic problems of Euler beams are investigated. The vibration control equations are derived based on the multibody system method. A numerical procedure for solving the resulting differential algebraic equations is presented on the basis of the Newmark direct integration method combined with the Newton-Raphson iterative method. The sub beams are treated as small deformation in the convected coordinate systems, which can greatly simplify the deformation description. The rigid motions of the sub beams are taken into account through the motions of the convected coordinate systems. Numerical ex- amples are carried out, where results show the effectiveness of the proposed method.

基于准静态法的船体梁极限强度试验设计方法

为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

基于动刚度法的水面船舶桨-轴-船体耦合系统

为分析在低频段内船体两侧螺旋桨激励相位差对船体振动的影响,基于动刚度法建立水面船舶桨-轴-船体耦合系统的横向振动3梁耦合模型。将动刚度法的计算结果与有限元法进行对比,表明动刚度法具有良好的精度。分析桨-轴-船体耦合系统的垂向固有振动特性。在低频段内该系统主要表现为船体梁的振动,推进轴系对船体梁的固有特性影响较小。对左右双桨分别施加不同相位差的单位垂向简谐力,计算由各轴承位置输入至船体梁的功率流。结果表明,双桨激励相位差的增大会使输入至船体梁的功率流变小。因此,在对桨-轴-船体耦合系统的横向振动控制方面,应重点关注双桨激励相位差较大时的工况。

一种封闭式扭力梁异响问题的诊断与排除

在汽车底盘零部件轻量化设计过程中,封闭式扭力梁得到了越来越广泛的应用,在封闭式扭力梁降低产品重量、提升产品性能的同时,异响问题也随之而来。本文以某封闭式扭力梁为例,通过台架验证、CAE仿真分析,对封闭梁异响问题的来源、规避等问题进行验证。验证结果表明,规避封闭梁异响问题,设计上从横梁内外层之间的摩擦方向进行考虑,比如横梁内外层之间保证零间隙、横梁两端打凸包;工艺上可考虑横梁内腔注油等。

大型及超大型油船总体振动分析方法研究

通过引进双梁模型和推导出的三梁模型对大型油船的总体振动特性进行了分析研究；同时将多梁模型与常用的单梁模型、经验公式进行了比较．结果显示，多梁模型在分析大型或超大型油船总体振动方面较单梁模型有较好的实用价值，特别是在高阶振动时有更好的逼近．

舰船在波浪载荷作用下的加载方式研究

基于ABAQUS软件将各站所受外力转化成节点力施加到船体结构上,分析结果表明,在舰船剖面上,距离中和轴越远,应力就越大,因此就越危险,这也是被校核的位置,且与参考值比较可知有限元法在这些位置的计算结果的误差很小。只要施加合理的边界条件,所采用的计算方法可以满足工程要求。

提高大开口船舶弯扭组合强度的方法研究

基于CCS规范,以某集装箱船为例,介绍一种大开口船舶弯扭组合应力的计算方法,总结出大开口船舶扭转翘曲应力在船长方向及横剖面上的分布规律;利用五种方案对船体某些部位进行加强,经过计算,定量比较这些方案对改善船舶扭转强度的优劣,最后得出加强抗扭箱平台板是最佳降低翘曲应力的方法的结论。

复合材料船体板条梁结构的流固耦合振动分析

对液面上的复合材料船体板条梁结构，考虑横向剪切变形的影响以及流固耦合效应，导出结构振动时流体作用力的解析表达式；将板条梁的有水振型展开为Ｆｏｕｒｉｅｒ级数形式，用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ方法求解．讨论了不同材料时的铺层角度、铺层数目以及流场深度等因素对振动频率的影响．

长宽比对滑行艇阻力的影响

长宽比ＬＰ／ＢＰＸ是影响滑行艇静水阻力的重要参数．根据斜升角为１２．５°的ＤＴＭＢ－６２滑行艇系列阻力试验结果，分析了长宽比对阻力的影响．这种影响除与体积付汝德数ＦΔ密切相关外，还与其他参数，诸如静浮时的排水量及重心纵向位置等有关．同时给出了根据６２系列资料所得的最佳长宽比曲线．这些图谱可供实际滑行艇设计应用。

接触爆炸载荷作用下船体板架破口大小的预测

在鱼雷攻击作用下,舰体结构会产生破口。将船体板架结构简化为交叉梁系结构,由交叉梁系结构的拉伸塑性应变满足断裂衡准时的塑性区范围来预测船体板架在接触爆炸载荷作用下破口的大小。将计算得到的结果与朱锡等加筋板架的试验数据进行对比,吻合良好。这表明力学模型选取合理,具有一定的工程实用性。

基于改进BESO方法的多工况船体开孔孔形优化

以船体梁腹板开孔为研究对象,考虑船体复杂受力工况,基于含满意度权重因子的折中规划法,对传统双向渐进结构优化(Bidirectional Evolutionary Structural Optimization,BESO)算法进行改进,将体积减轻比作为优化目标,孔边应力作为约束,提出一种适用于船体结构孔型的优化方法。在此基础上,基于ANSYS软件,通过二次开发编写改进BESO算法优化程序,对船体梁腹板的腰圆开孔进行优化设计,得到应力分布均匀且减重明显的开孔型式。优化结果表明,在满足结构强度的条件下,船体梁腹板减重30.01%,达到轻量化的目的。研究成果可为船舶结构设计优化提供参考。

十字交叉梁模型的塑性动力响应计算方法

船体板架在水下爆炸载荷作用下的塑性动力响应计算是舰船抗爆性能研究中的一项重要工作,鉴于有限元法对其求解的计算效率无法保证,同时解析法对其求解有技术上的困难等研究现状,提出了一种将船体板架结构简化成刚塑性十字交叉梁,并通过动量定理和动量矩定理由运动方程推导出十字交叉梁结构中横向和纵向构件二者在关联处有力的相互作用时的变形挠度的计算方法。利用此方法计算所得的结果,与实船舱段的有限元模型结果,以及实船舱段的水下爆炸试验的数据进行对比后,吻合较好。结果表明,力学模型选取是合理的,用于水下非接触爆炸的舰船板架挠度变形计算方法不仅保证了计算效率,也保证了计算精度,具有工程实用性。

船体薄壁梁剖面特性参数计算方法

讨论船体薄壁梁剖面特性计算的4种主要方式,并以一个“标准”的船体剖面对采用各种计算方式得到的剖面特性参数的结果进行比较和分析,说明在大开口船舶弯扭组合强度计算分析中,采用等效板厚的方式引起的误差不大。

“世越号”整体打捞起浮过程中沉船状态监测

韩国世越号沉船打捞是举世瞩目的大工程,上海打捞局应韩方要求制定了托底钢梁整体起浮的人性化打捞方案,起浮过程中的状态监测显得尤为重要。文章首先介绍了沉船打捞起浮方案,在此基础上提出了状态监测方法,主要包括船体状态监测系统和托底钢梁倾斜监测系统两部分,详细描述了两个监测系统的实施和初值标定方法。船体状态监测技术与钢梁倾斜监测技术在沉船起浮过程中发挥了重要作用,文章重点分析了艏向Heading、纵倾Pitch和横倾Roll的监测结果,并展示了钢梁倾斜监测软件界面。该技术的应用保障了打捞工程的安全顺利进行,并为今后类似工程提供了重要经验。

基于弹性基础梁理论的球壳承压能力分析

为解决球壳的承压能力问题,从平板大挠度方程出发,假设板发生对称的球冠式初始弯曲变形,就能得出承受静水压力的球冠平衡方程,此方程可以简化成受横向载荷和轴向压力作用的弹性基础梁的平衡方程。通过弹性基础梁的屈曲问题,建立了球壳弹塑性失稳的极限强度和压杆临界应力的关系。在研究材料拉伸曲线的基础上,可以改进切线模量理论的计算方法,得出更简便、规范的切线模量因子算法。通过与大量深潜器球壳失稳的实验数据和数值数据比较,表明基于弹性基础梁理论的算法具有较高的准确性,可以推广用于计算承受均匀外压球壳的极限荷载。

计及流固耦合的船体薄壁梁波浪载荷响应研究

计及流固耦合影响，本文提出了包括波浪载荷、模态分析和船体薄壁梁结构的波浪载荷响应的理论计算方法．用本文方法和相应计算程序计算了一条６ｍ 长钢质船模的固有频率、振型及弯扭耦合波激振动响应．模态分析结果同常规有限元计算作了比较．计算中还讨论了一些波浪参数的变化对波激振动响应的影响．

船体梁剖面特性计算中对称映射输入的实现

在大开口船舶弯扭组合强度进行计算过程中,剖面特性计算是一项主要内容。采用中国船级社(CCS)的SCLOS程序系统计算剖面特性时,一般需要对整个剖面进行离散,数据量大,规定复杂。利用剖面的对称性和图形的拓扑原理,实现了只输入一半剖面信息进行全剖面计算的功能,可以大大减小输入数据的工作量和出现差错的可能性。

基于多波束水深异常值剔除的海洋测绘中船体姿态改正误差分析

了解海洋生境的分布和范围对于实施基于测绘系统的管理战略至关重要。历史上这有在水深异常值剔除传感器的发展之前,在海洋环境中一直很困难。使用最大似然分类器(MLC),快速、无偏、高效统计树(QUEST),随机森林(RF)和支持向量机(SVM)进行评估,以使用从水下视频观察获得的训练数据将角后向剔除响应分类为姿态改正。提出了初步结果,用于了解如何优化MBES的水深异常值剔除以表征海洋测绘正确值。实验结果表明,坐标系变换中的旋转角并非姿态角,并由此导出了两种常用旋转方式对应的旋转角,它是纵摇角和横摇角的函数。采用正确的旋转角,不同的旋转方式能够得到一致的姿态改正结果。

内河船舶考虑弯曲挠度影响的外力计算

应用船体梁理论，对船长型深比Ｌ／Ｄ大的扁长内河船的外力计算，计入了挠曲修正．用编制的程序对一条Ｌ／Ｄ＝３０的模型船及一艘正常尺度范围的３０００ｔ驳船进行了计算．两个算例，考虑弯曲挠度影响对静水弯矩的修正量分别为１７％和２％．所以对Ｌ／Ｄ较大的扁长船，其弯矩计算中应考虑计及挠度修正．

薄壁梁型船舶结构的水弹性自由振动

基于考虑弯扭耦合运动的船体薄壁梁理论和以简单Ｇｒｅｅｎ函数构造的二维流体直接边界元方法，建立一个用于薄壁梁型船舶结构在水上运动的流固耦合作用的计算模型．考虑到附连水质量随振动频率变化及与振动型式相关等因素，将流体对结构的作用处理为集束的附加质量阵，叠加到结构的一致质量阵之中．用迭代的方法求得船体在水上运动的湿固有频率和模态。