水下耐压舱结构设计方法研究

耐压舱为水下设备的电子系统提供干燥密闭环境不同的工作深度,在设计耐压舱时需综合考虑其结构强度、密封性能与材料的抗腐蚀特性,提高其工作的稳定性.通过对耐压舱在水中的受力情况进行分析,计算耐压舱筒体的临界压力,反馈指导筒体壁厚设计.同时,对耐压舱的材料、密封方式与抗腐蚀性能进行综合分析,辅助耐压舱的结构设计,提出耐压舱结构设计的通用方法.最后,基于提出的方法对耐压舱进行实例分析,并采用有限元仿真验证了所提出的方法的有效性.     

采用中间支骨结构形式对潜艇耐压船体稳定性和强度的影响

本文详细地分析了采用高强度钢材设计大型潜艇耐压船体时所应采用的结构形式—带有中间支骨的环肋圆柱壳,并着重地讨论了设置中间支骨结构对其稳定性和应力强度的影响。理论分析和实例计算表明,中间支骨结构形式能更有效地提高耐压船体的局部稳定性。同时,提出了中间支骨结构形式所存在的不利区域,为潜艇的进一步发展,提供了必要的理论计算依据。     

基于船舶与海洋工程的船体结构设计思路

船体结构设计作为船舶制造中的一个重要环节,其设计质量的高低不仅关系着整个船舶的建造质量,对于海洋工程的发展具有极其重要的现实意义.传统理念下的船体结构设计主要以数据、描述结构以及外形尺寸作为主要参考依据,忽略了设计和数据信息的规范,十分不利于船体结构设计的修改.在基于船舶与海洋工程的船体结构设计,如何设计出既完美又可以...     

全实肋板耐压液舱结构的应力有限元分析

为讨论实肋板式耐压液舱结构中的应力分布和各种加强形式对液舱区结构应力的影响,利用ANSYS软件对相同尺寸的不同耐压液舱结构形式分别进行了有限元计算,通过对比得出:在船体壳板、液舱壳板加纵骨和在液舱壳板上加设中间支骨分别对降低耐压船体中的应力特别是轴向应力、液舱壳板的轴向应力以及周向应力效果十分显著.     

运河漕舫首部结构强度设计

采用直接设计法对运河漕舫的首部结构进行了强度设计.在给出该船体首部结构的设计载荷为波浪冲击载荷与静水压力载荷的基础上,采用有限元方法对该漕舫进行了结构以及载荷模拟,并根据有限元计算结果对船体首部结构提出了加强方案.研究结果对运河漕舫首部结构设计提供了理论依据及设计参考,对该船体结构航行的安全性具有重要的理论意义.     

车辆火灾作用下桥梁风险概率评估方法

基于易损性分析及危险性分析,提出了桥梁在车辆火灾作用下风险概率的数值计算方法.依据车辆火灾事故的统计数据,利用最大熵原理估计出了最大热释放速率的概率密度函数.提出了基于RSM-MCS的桥梁构件易损性分析方法,并通过对结构体系、构件相关性及体系损伤准则的进一步研究给出了结构体系易损性的分析方法.以一座简支梁桥为例,利用该方法对不同损伤等级下的风险概率进行了计算分析.结果表明:利用文中方法可以对桥梁的抗火性能进行有效评价.     

三维方形浮式储油卸油装置横摇阻尼预报

针对三维方形浮式储油卸油装置(FPSO)海上浮式结构,基于计算流体力学理论,采用重叠网格技术,计及自由面影响,求解雷诺平均方程,对其自摇衰减运动和强迫摇荡运动进行数值模拟.对DTMB5512裸船体自由横摇衰减运动进行模拟,将计算结果和试验数据对比;同时对尺度效应以及网格相关性进行比较分析,验证方法的可靠性.根据计算结果提出结构修改方案,计算各方案相同幅值相同频率下平台强迫摇荡阻尼系数,为工程上的结构设计提供依据.     

浪向角对自升式海洋平台动态放大因子的影响

以某一自升式海洋平台的船体结构位移作为评价依据,基于海事结构设计分析软件SACS和Stokes 5阶波浪理论,从不同浪向角入手进行了动态放大因子(DAF)的计算,比较了不同浪向角下的DAF,并分析了DAF产生差异的原因.结果表明：不同浪向角下DAF随周期比的变化趋势基本相同;水动力的不同将会导致结构位移和加速度的差异;当水动力的1、2阶谐波产生叠加效应时,DAF值增大.     

载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析

为保障深海环境下载人潜水器正常工作和潜水员生命安全，以4500 m级载人潜水器的耐压壳体为研究对象，基于结构可靠性理论和有限元分析方法进行疲劳分析，基于应力 干涉模型对疲劳可靠性进行计算。计算结果显示，壳体在使用周期4000次内是安全的，考虑壳体开口处应力集中的影响，其疲劳可靠度指标由4.555 2降低至2.034 5，在载人潜水器耐压壳体结构设计时，应采取必要的加强措施减小开口位置的应力集中。该研究为载人潜水器耐压壳体的结构设计和疲劳寿命估算提供了理论依据。     

水下航行器耐压壳体参数化设计优化

为提高水下航行器耐压壳体结构设计效率,研究了基于参数化分析和响应面近似模型的耐压壳体结构优化设计方法.确定某型水下航行器的耐压壳体结构5个尺寸为优化设计变量,应用薄壳理论和CCS规范进行了初步设计并确定了优化变量可行域,采用最优拉丁超立方法(Opt LHD)在可行域空间内确定设计试验样本点,研究了ABAQUS参数化驱动样本点的方法,建立了极限载荷的二阶多项式响应面模型.以极限载荷和壳体质量为优化目标,利用二代非劣排序遗传算法进行耐压壳体的多目标优化求解,得到Pareto最优解集.最终优化结果较初步设计结构极限载荷提高41.68%,壳体质量降低27.26%.参数化方法能够简化优化过程,提高优化效率,为水下航行器结构优化设计提供了借鉴.     

基于铺层参数的复合材料耐压壳协同优化设计

在给定的材料性能条件下,以耐压壳纤维体积分数和层合板厚度为设计变量,以结构质量最小为优化目标进行复合材料耐压壳的布局优化;以铺层参数作为优化变量,综合考虑结构的稳定性及其材料强度,实现了结构铺层方式的优化设计;通过协调各子系统优化结果,实现了适用于潜水器复合材料耐压壳结构/材料一体化的协同优化设计.结果表明:耐压壳结构质量较优化前的降幅为20.57%,临界失稳压力为30.78MPa,失效指数为0.675,优化结果达到预期效果.所提出的基于铺层参数的协同优化方法能够对复合材料耐压壳进行优化设计,解决了直接以铺层角作为设计变量的优化效率低的问题.     

基于模拟退火算法的船中剖面优化设计研究

将模拟退火算法技术应用于船中剖面优化设计，在图形环境中建立了船中剖面力学模型和优化模型，以船中剖面面积为目标函数，钢板厚度和型钢断面面积为设计变量，在强度和稳定性约束下进行优化，使优化后的船后剖面满足设计要求，算例结果表明结合模拟退火算法技术进行船中剖面优化是可行的，该法在初始设计阶段可用于船中剖面设计。     

一种新颖的潜水员水下减压自动告知器

为了能使潜水员安全潜水和潜水后自主减压出水,利用可编程控制器和语音合成技术研制了一种潜水员水下减压自动告知器。该仪器采用ASM51语言编程,使其能根据潜水员水下工作深度和时间自动选择减压方案,出水时能根据减压方案,通过语音和灯光信号自动告知应减压的深度和停留时间,整个过程无需人工干预。模拟试验和海上试验均表明,该仪器性能稳定,工作可靠,完全达到了设计要求。     

基于修正的REMUS水下机器人模型的运动仿真

将Timothy Prestero提出的REMUS水下机器人的数学模型进行修正之后应用到某水下机器人上,结合某水下机器人的各水动力系数和参数进行运动仿真.原REMUS模型中的舵力(矩)和螺旋桨推力(矩)是通过相关艇体水动力系数来表征的,而修正的模型使用升力系数和阻力系数来得到舵力和力矩,使用插值的方法来得到螺旋桨的推力和力矩.基于此修正的REMUS模型,进行水平面直航运动、垂直面纯下潜运动、全回转运动、水平面Z型运动、垂直面梯形运动以及定常螺旋下潜运动的仿真和分析,以验证将此修正的REMUS模型应用于某水下机器人上的可行性.     

淹没深度对离心式叶轮模态参数的影响

离心式叶轮结构振动及其幅值受周围水体附加质量和阻尼的影响.为了明确不同淹没深度对离心式叶轮动力响应特性的影响,开展了数值计算和实验研究.基于声固耦合方法,开展了空气和不同淹没深度条件下叶轮的模态分析;通过锤击法获得了在空气和不同淹没深度条件下的叶轮结构响应参数,并评价了固有频率的数值预测精度;根据数值计算和实验结果,构建了结构振型、附加质量参数和阻尼参数随淹没深度的变化规律.结果表明:随着淹没深度增大,结构振型未发生改变;但叶轮附加质量系数和阻尼比都呈线性增长趋势;完全淹没时,水体附加质量及阻尼比分别为空气中的0.39倍和1.76倍.      

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。     

淹没磨料射流效应实验研究

在前混合磨料射流系统和淹没射流环境下,借助数码摄像测试系统,研究淹没磨料射流中空泡云的形成以及空泡云长度随泵压、围压的变化规律.研究结果表明:在淹没磨料射流中,空化噪音随围压的增加而减少;在低围压阶段,空化噪音衰减明显,淹没磨料射流不出现最大噪音的峰值围压;而随泵压的增加,空化噪音逐渐增加,其变化规律与清水空化射流产生的空化噪音变化规律基本一致;泵压增加,花岗石的冲蚀深度增加,泵压与冲蚀深度呈指数函数分布;围压增加,花岗石的冲蚀深度减少,最优空蚀效应围压为1 MPa.     

船体线型最优化设计方法

为快速生成阻力性能优良船型,开发具有自主知识产权的船体线型优化设计程序,以总阻力为目标函数,以船型修改函数的参数为设计变量,在保证必要排水量条件下,建立基于非线性规划法的数学模型.选取某高速水面舰船为母型,分别对前半体的不同范围进行优化设计,获得改良船型的阻力性能和线型特点,并找出其中的变化规律,为新船型开发和船型优化提供理论基础和技术支持.     

基于径向基神经网络模型的耐压壳6σ设计

为了得到更可靠的潜水器耐压壳结构,考虑到材料性能和加工时结构尺寸误差的不确定性对结构性能的影响,将6σ设计的思想引入耐压壳优化设计.借助多学科优化平台iSIGHT,对耐压壳进行6σ分析的优化设计,得到优化且可靠的设计方案.为减少6σ优化设计中的计算代价,采用足够精确的径向基神经网络模型代替ANSYS仿真程序进行迭代.结果表明,在保证计算结果足够精确的前提下较大节省了计算时间.     

A pilot study on wastewater treatment by constructed wetlands with high dissolved oxygen vegetated submerged bed

It is necessary to treat wastewater in a more environmentally friendly fashion, vegetated submerge bed constructed wetlands (CWs) has become the focus of the research in this field. In this paper, the overall capacity of vertical subsurface flow CWs in the removal of pollutants from municipal wastewater effluent and the effects of the depth of vegetated submerged bed on the removal efficiency were studied. The results showed that the COD, NH4+-N and TN could be removed effectively in the vertical subsurface flow CWs, the best efficiency was obtained from the 10 cm run. However, the TP removal was not effective in all vertical CWs. A shallow depth of vegetated submerged bed may avoid the risk of substrate plugging effectively, and may keep a stable operation of CWs in long term. Decreasing the depth of vegetated submerged bed could create a sufficient aerobic circumstance in which the concentration of DO in bed was super saturation.