台风-浪-流耦合作用超大浮体水弹性响应分析方法

海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方法,二次开发实现了台风-浪-流耦合模拟,分析了超强台风“莫兰蒂”途经海上机场超大浮体全过程台风-浪-流时空演变规律;采用中/小尺度流场嵌套技术计算水动力和气动力,代入结构动力学方程进行双向迭代解耦求解;通过算例分析了台风-浪-流耦合作用下浮体结构水弹性响应及影响机制。研究表明:本文提出的方法能够有效地预测此类极端环境下超大浮体结构水弹性响应。

大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

海洋环境复杂多变,海上结构物需长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出了异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算了浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。以上研究结果可为大型海上浮式结构的设计提供参考。

大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

海洋环境复杂多变,海上结构物需要长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。研究结果可以为大型海上浮式结构的设计提供参考。

浮筒辅助大型导管架结构整体拆除上浮过程动力响应特征研究

浮筒辅助大型导管架结构整体拆除作业是一个连续过程,作业过程中拆除系统的动力荷载及动力参数均会发生显著变化,传统基于某一稳定状态的结构动力响应分析方法不能准确预测拆除系统上浮过程中的动力响应。通过建立浮筒辅助大型导管架结构整体拆除上浮过程动态分析模型,对拆除系统上浮过程的动力响应特性进行研究。结果表明,整体拆除动态分析模型可以准确描述拆除系统上浮过程中浮筒及导管架浮力变化对上浮高度的影响机制,拆除系统上浮高度约为不考虑浮筒和导管架浮力变化时的90%。此外,浮筒辅助大型导管架整体拆除方法的动态稳定性较强,四级海况下拆除系统的最大偏移量仅为4.2 m,有较好的工程应用前景。

薄膜型海上漂浮式光伏技术现状及展望

[目的]海上漂浮式光伏的研究开发顺应国家能源战略发展的需要,迎合行业发展科技引领的背景,助力新兴经济产业链的开拓。为了深入探索海上漂浮式光伏系统的主要组成和核心技术,为我国发展海上漂浮式光伏提供理论依据。[方法]文章基于国内外关于海上漂浮式光伏的现有研究,提炼出柔性光伏的相关建设技术,验证了海上漂浮式光伏开发的商业可行性,介绍了大型海上漂浮式光伏(LOFPV)系统的配置组成并就柔性膜结构、系泊系统的水动力设计理论和方法依据进行了阐述,展示了海上漂浮式光伏的典型工程实践。[结果]海上柔性薄膜型漂浮式光伏具备轻质化、小型化、高换电效率、配置灵活等诸多优势,此外,膜结构可折叠,运输方便,安装便捷,整体结构无复杂衔接器,系统可靠性高,运维方便,文章的相关成果将对我国的海上漂浮式光伏技术发展具有较高借鉴价值。[结论]文章说明了柔性膜结构漂浮式光伏建造技术的功能性和可靠性,该结构型式未来必将是海上漂浮式光伏的重要应用型式。

大型海上旅游浮式平台的水动力关键技术

大型海上旅游浮式平台是当今海洋产业与科技发展的热点。论文针对该新型的海洋工程装备及其所产生的新的技术问题,阐述其中的水动力学关键技术,提炼了海洋环境的平台适应性、平台水动力性能评估、系泊系统设计优化和耦合分析、抗台方案设计和水动力分析以及海上运输和安装定位等技术问题,总结相关的研究思路与进展,提出了未来技术发展的方向。为大型海上旅游浮式平台的水动力问题研究提供了技术基础。

浅水大尺度特殊构型的浮体系泊系统智能化设计研究

随着智能化设计方法的研究成为当今科技发展的热点,结合智能优化算法的浮体系泊系统智能化设计成为一个提高设计效率的研究对象。论文针对浮体的系泊系统,建立了系泊系统智能化设计方法,开发了相应程序。以浅水条件下大尺度、特殊构型的围圈防浪型平台为工程实例,应用智能化设计方法得出满足工程条件的系泊方案,通过时域计算,评估方案的综合性能,为浅水大尺度浮体的系泊系统智能化设计提供了解决方法与工程的应用手段。

海上风电大尺度筒型基础分舱优化设计

以世界第一台可整体安装的风机结构"CBF-3-150"为对象,通过气浮理论和MOSES软件分析不同分舱形式下大尺度筒型基础的浮稳性参数,认为对大尺度筒型基础进行分舱可以明显提高结构的浮稳性;分舱大小会影响大尺度筒型基础的初稳性高和面积比;在内舱半径相同的条件下,四边形和六边形内舱分舱形式较之于有相同分舱数的圆形内舱分舱更优;对于该大尺度筒型基础结构,建议采用外接圆半径为7.5 m的正六边形分舱形式。

大型海上浮吊吊臂桁架结构光纤光栅实时监测系统研究

针对大型海上浮吊吊臂桁架结构的健康监护,提出基于光纤光栅传感的大型海上浮吊吊臂桁架结构健康监测系统。从大型海上浮吊吊臂桁架结构的金属特性出发,研发粘贴式光纤光栅应力传感器。通过实验验证粘贴式光纤光栅应力传感器的温度补偿,提出低通滤波温度补偿方案,开发基于光纤光栅传感的大型海上浮吊吊臂桁架结构健康监测系统,初步实现光纤光栅波长测量与显示、数据接收与显示、应力分析与显示、起重数据显示、称质量标定、系统设置、专家分析、数据统计和用户设置共9类功能。

沉箱重力式码头结构加固改造设计初探

本文介绍了某工程沉箱重力式码头结构加固改造的方案比选和工程设计,对于此类码头结构加固改造设计中的要点进行了初步探讨。

某大空间地下建筑物在高水位地区的抗浮设计研究

在设计洪水位较高的场址内布置大空间地下建筑物时,抗浮设计十分重要,关系着工程的安全性和经济性。文中以某实际工程泵站为例,通过多种方案比选优化,确定采用抗浮抗滑复合受荷桩方案,结合国内外不同行业规范,对桩基承载力计算的几个关键参数进一步进行探讨分析。研究表明:抗拔桩方案是一种技术成熟、安全可靠、经济可行的抗浮措施,桩基承受拔力时基底下承受总体向上浮力作用的土体厚度不应计入桩身长度,侧向土水平抗力系数的比例系数m值是桩基水平承载力估算的重要参数。

超大型浮体带空心变截面的铰接式连接器强度研究（英文）

超大型浮体长达数公里,具有庞大的排水量,往往采用模块化建造,此时模块间的连接系统是最为薄弱的环节,也是整个系统最重要的部分。由于在海上经历风浪流等复杂的载荷,超大型浮体模块间的连接器需要遭受巨大的载荷。因此,精确地评估连接器强度是连接系统设计环节中最重要的一环。文章基于刚性模块柔性连接的方法预报载荷,结合超大型浮体的使用功能要求,进行了连接器的结构设计,基于带空心变截面的连接器有限元模型进行了强度评估。结果显示,带环肋的空心销轴连接器能够满足强度要求。

一种优化大型浮动冲击平台输入环境的斜挡板结构设计

[目的]为了考核在接近实战条件下舰载设备的抗冲击能力,[方法]设计并建造大型浮动冲击平台(LFSP),增加冲击载荷的斜挡板结构,在4种具有不同配重、爆源距离及爆源布深的标准考核工况下,对非标试验系统LFSP提供的冲击环境开展仿真和水下爆炸标定试验。针对试验测量信号的低频成分进行分析及处理,并与仿真结果进行相似性分析。[结果]获得了LFSP在标准工况下所能提供的考核能力,证明斜挡板结构的建立满足规范冲击环境的横垂比要求。[结论]所得结果拓宽了后续的LFSP标定试验范围,有利于对更多的舰载设备进行抗冲击性能试验考核。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和8.0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。

羊场湾煤矿地应力分布规律研究

羊场湾煤矿地质构造多断层,部分区域煤层倾角大,矿压显现明显。为掌握该矿区地应力场分布规律,采用空心包体应力计对13、14、15、31四个采区共12个测点进行地应力测量,结合现场测量数据、回归拟合等方法分析其地应力场的类型、水平主应力方向、地应力大小和地应力随埋深的变化关系以及侧压比等参量的变化规律。结果表明:水平应力方向性影响显著,属于典型的构造应力场类型(σ_(H)>σ_(v)>σ_(h));该矿井中等地应力值占比最大,水平主应力方向均为NW向,埋藏深度越深,最大、最小水平主应力值越大,但有一定的离散性;侧压比范围在1.16~1.48,得到了平均侧压比k随埋深的变化关系式,与霍克-布朗提出的曲线形态类似。研究成果为羊场湾煤矿巷道合理布置、围岩控制提供数据参考。