外载荷作用下的船体梁极限弯矩

为了合理地预测船体梁极限弯矩,基于通用有限元系统,结合材料非线性和初始缺陷处理方法,考虑货物载荷、静水压力和水动压力等局部载荷和水平弯矩、扭转等外载荷作用,建立了一个计及外载荷效应的船体极限强度非线性有限元分析的框架.采用该文方法对Paik计算模型中受局部载荷作用的加筋板的极限强度进行了分析,计算结果表明,方法准确可靠.最后,计及外载荷作用对某型油船的极限弯矩进行了计算分析,研究表明:外载荷效应是不可忽略的,船体梁极限承载能力不仅与船体结构自身有关,还与外载荷密切相关.因此,建议根据船舶的具体装载工况分别进行船体梁极限承载能力计算.     

“桑吉”号油轮沉没原因推测与分析

针对"桑吉"号油轮与"长峰水晶"号散货船碰撞着火后沉没的海难事故,本文基于事件梳理和船舶事故极限状态设计原理,开展了油轮沉没主要原因的推测和计算分析。对该事件进行了回顾并梳理相关重要信息,推测油轮沉没的一种可能原因:在碰撞受损的基础上,由于持续高温燃烧和交变波浪外载荷作用,导致高温区域船体钢材机械性能退化和结构塑性应变累积,造成碰撞受损区域局部构件撕裂和舱段剩余强度不足,进一步引发相邻舱室的总强度不足和大规模破舱浸水,一系列连锁反应,最后导致"桑吉"轮因储备浮力不足而整体沉没。在此基础上,根据事故现场的海况信息和沉没原因的推测,采用相近吨位油轮开展了破舱浸水后储备浮力和碰撞起火后船体剩余强度分析,计算结果在一定程度上验证了沉没原因推测的合理性。     

极端海况下FPSO系泊系统安全性评估与分析

针对近年极端海洋性气候频发所导致的FPSO系泊系统安全性问题,从服役多年系泊系统钢缆的剩余强度入手,评估影响船体运动的环境参数,给出系泊钢缆的安全系数。利用准静态的方法估算环境等级的范围,选取南海某型FPSO建立系泊系统耦合计算模型。应用AQWA-DRAFT与AQWA-NAUT模块,采用时域非线性方法对系泊系统进行耦合分析,在满足规范系数的前提下确定现服役系泊系统的定位能力,预报系泊系统所能承受的最大风浪流极值组合及对应的台风等级。通过计算可看出钢缆强度的下降直接影响着系泊系统的定位能力,导致其无法抵御百年一遇的台风,系泊系统可抵御台风等级降至12级。     

在役平台结构剩余疲劳寿命的可靠性分析

对在役平台结构的剩余疲劳寿命的可靠性分析方法进行研究.论述疲劳谱分析方法的基本原理,研究在役平台结构剩余疲劳寿命可靠性分析中的不确定性因素,建立剩余疲劳寿命的失效方程,并对参数的敏感性进行分析.结果表明,所建立的剩余疲劳寿命的极限状态方程较好地考虑了在役平台结构剩余疲劳寿命分析中的不确定因素,可为在役海洋平台的剩余疲劳寿命的可靠性分析提供参考;利用可靠性分析方法,以目标可靠性指标为基础,可对在役平台结构剩余疲劳寿命做出更为科学的评价;敏感性分析显示,疲劳应力的不确定性对可靠性指标影响最大,而疲劳设计参数的不确定性可以忽略.     

潜器水下碰撞动力响应研究

针对潜器碰撞问题的特殊性和复杂性,基于非线性有限元方法,考虑碰撞过程的结构接触与摩擦以及潜器水下碰撞的附加水质量的影响,建立了一种预报潜器水下碰撞动力响应的分析方法.通过算例对潜器结构的碰撞特点、结构损伤和吸能特性进行了研究.在此基础上,对主要碰撞参数对于碰撞动力响应的影响进行了分析.研究结果表明,非线性有限元方法可以...     

船舶碰撞下自升式平台结构强度及主要撞击参数分析

自升式平台在工作状态下存在较高的与船舶碰撞的风险,不仅会危及自身整体安全性,更会导致其工作停滞,造成经济损失.相较于其他平台,自升式平台柔性更大,但结构冗余度更低.为了合理评估其遭遇船舶碰撞后的结构安全性,对其碰撞动力响应和结构强度进行分析是很有必要的.基于非线性有限元分析方法,以某300英尺工作水深的自升式平台为例,提出了一种考虑初始状态和剩余强度的自升式平台/船舶碰撞的结构强度评估方法.在此基础上,针对主要撞击参数对于碰撞动力响应及结构损伤的影响进行了分析.结果表明,目标平台在假定碰撞工况下具有相当的剩余承载能力,撞击参数的影响不可忽略.     

于CFD的大型风力发电机组叶片气动性能研究

为了研究大型风力发电机组叶片的气动性能,提出了基于CFD技术的叶片气动性能分析方法。该方法采用RANS方程结合SST湍流模型,以实现对大型风机叶片二维翼型气动性能和三维气动性能的分析预报。在此基础上,采用二维方法分析了NACA64-618翼型－180°～180°攻角下的气动性能,获得了其失速攻角,与试验数据的比较证明了该方法的准确性;进而建立了2MW大型风机三维叶轮模型,采用三维方法分析了其有关气动性能,与GHBladed软件计算结果比较证明了三维方法的可行性。最后,对2MW风机翼型进行了优化,改善了其气动性能。研究方法对于大型风机叶片的设计,优化及新翼型的开发具有重要参考价值。     

基于Shell-Solid单元混合建模技术的焊接数值模拟方法

针对焊接数值模拟的体单元模型计算效率低和壳单元模型计算精度低的问题,本文提出了一种焊接过程数值模拟的Shell-Solid单元混合建模方法.以平板对接焊为例,分别采用Shell单元、Solid单元和Shell-Solid单元混合建模,开展了焊接温度场和结构热力耦合响应的数值模拟,对比分析了温度场、应力场及计算效率.结果...     

高温环境下对接焊缝的力学性能试验研究

焊接接头的力学性能是评定焊接工艺质量的重要指标。针对目前火灾高温环境下船体钢结构焊缝力学性能研究的不足,本文采用Q345B母材和E5015焊材(Q345B-E5015)对接焊缝20℃～800℃下的稳态拉伸试验研究方法,分析了高温下对接焊缝的力学性能。根据试验结果,分析了不同温度影响下试件的破坏模式,并开展了热影响区和焊缝的金相组织观察;根据不同温度下试件的应力-应变关系,分析了焊缝抗拉强度、弹性模量、抗拉极限及延展性等力学性能参数,获得了不同温度下相关参数的折减系数。与相关规范的对比分析表明:现行规范推荐的基于均质金属材料的折减系数对于Q345B-E5015焊缝是不完全适用的,尤其500℃左右及以上温度段,一些规范的取值偏于危险。试验获得的相关参数及其折减系数可用于船体对接焊缝的抗火设计和火灾下结构安全性的评估。     

分置式舟桥的动态位移响应原型试验研究

分置式舟桥的垂向位移响应比带式舟桥更加敏感,准确掌握其响应特性在设计和营运中都非常重要。针对分置式舟桥垂向位移响应的非线性和复杂性,给出一种垂向动态位移的原型实验方法,该法采用视频监测技术对河中标尺进行测量,然后人工读取测点位移数据。结果显示该法精度满足要求,操作简单。分析了载荷重量、偏心程度、通车方向以及速度对分置式舟桥垂向位移响应的影响。