大型水面舰船波浪设计载荷的模型试验研究

针对大型水面舰船的波浪设计载荷计算,首先研究了国内外三种军规中的波浪载荷设计值计算方法,以某大型水面舰船为例,得到其设计载荷,并在拖曳水池中对该船进行了分段模型载荷试验.通过规范计算结果和试验结果的比较发现:现行军规对砰击弯矩的考虑不够充分,相对于模型试验结果规范得到的砰击弯矩值偏小而波浪弯矩值偏大.所得到的大型水面舰船波浪设计载荷特性可以为该型船舶波浪载荷理论计算的验证和改进提供参考,也为船体结构设计和有限元直接计算提供了依据.     

集装箱船非线性波浪载荷作用下的疲劳损伤分析

本论文针对集装箱船结构直接设计中所涉及的非线性波浪载荷疲劳损伤问题从理论方法、计算和应用等方面开展研究．采用谱分析方法，研究了非线性波浪弯矩及砰击弯矩对船体结构疲劳损伤的影响，并完成一个实例计算．     

砰击载荷作用下板结构动力学响应的参数分析

对板结构在砰击这一瞬态载荷作用下的动力响应进行参数分析,在进行动力响应计算时,考虑材料的弹塑性,分析的参数有：压力峰值、附加质量、结构刚度、载荷作用时间和连续砰击次数,通过有限元方法进行分析,为船舶设计提供有用的建议。     

大尺度储舱液体晃荡砰击压力测量方法研究

超大型浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)储舱中液体晃荡引起的砰击荷载会导致舱壁结构强度破坏.室内大尺度晃荡模型实验是最能真实反映砰击物理过程的研究方法.由于液体和气体均具有可压缩性,导致砰击压力瞬时增大,因此,实验研究中如何准确地测量砰击载荷是关键问题.为了研究测量砰击载荷的准确性、灵敏性和可靠性,采用了大吨位的六自由度运动平台与大尺度模型舱,分别采用薄膜型和针孔型压阻式传感器对储舱中液体晃荡引起的砰击载荷进行测量,并对砰击过程进行了实验观测.从时域角度提出了从砰击发生时间来分析流体砰击垂直舱壁的过程,并采用相关性方法分析测量区域内砰击载荷的空间相关性(垂直、水平).结果表明,针孔型压力传感器对气体衰减振荡的物理现象更敏感,而薄膜型压力传感器测量的均值效应较突出;冲击点位置下方的区域在水平和垂向上具有线性相关的特性,建议在冲击点附近采用阵列式压力传感器布局,可以更准确地捕捉冲击点的发生位置和载荷量级.     

载荷的概率组合及其在船舶工程中的应用

介绍了船舶工程中的静水载荷模型、波浪载荷模型及砰击载荷模型．概述了几种工程中常见的载荷及载荷效应的概率组合模型,及其在船舶工程中的应用情况．重点探讨静水载荷效应及波浪载荷效应的一些组合方法,并比较了不同组合方法所得的结果．讨论了船舶工程中的载荷、载荷效应概率组合的研究进展及发展趋势,并对载荷组合今后的研究内容及方向提出了建议     

三体船波浪载荷与片体布局优化

由于三体船片体与主体的相互干扰,不同片体布局将对三体船受到的波浪载荷产生显著的影响.利用比二维切片理论更加合适的三维势流理论,并结合格林函数法,求得在不同航速、浪向角以及不同的片体纵横向布局时特定船体剖面上的波浪载荷响应,包括波浪垂向弯矩和剪力.用波谱分析法对计算结果进行比较,得到了三体船在不同航速、不同片体布局下波浪载荷的分布规律,以及三体船所受波浪载荷较小的片体布局.     

基于水弹性理论的三体船纵向载荷预报

采用三维频域水弹性理论对三体船的纵向载荷进行研究.在考虑片体和上层建筑参与总纵强度条件下,使用有限元法对三体船的模态进行分析.通过对比水弹性理论预报和三体船载荷试验结果,论证了水弹性理论载荷预报方法的可行性,并分析了载荷响应沿船长的分布以及随波长船长比的变化规律.分析可知,船体第11站为此三体船总纵强度评估的危险剖面,而波长船长比为0.9的迎浪工况为典型的强度校核工况.这些结论为后续三体船结构强度评估提供依据.     

集装箱船结构设计波浪载荷计算

考虑非线性波浪载荷,提出了集装箱船结构直接设计法中设计波浪载荷的确定思路和方法.按此思路编制了程序,并对一艘集装箱船作了相应计算,将弯矩传递函数计算结果与相应模型试验进行了比较,预报趋势和最值与模型试验结果都有较好的一致性.将非线性波浪弯矩计算结果与德国劳氏船级社(GL)规范公式结果及国际船级社协会(IACS)标准进行了比较,结果显示非线性中拱中垂波浪弯矩的比值处于GL和IACS之间,非线性中拱中垂合成弯矩较非线性波浪弯矩平均增加了20%到35%.发展了一种改进的非线性切片理论和方法,用于计算包括外飘砰击、底部砰击和甲板上浪引起的非线性波浪载荷,适合于确定非线性的设计波浪弯矩和合成弯矩.     

典型外飘剖面有限水域入水砰击分析

针对大外飘船艏结构的砰击压力特性,应用重叠网格法对结构入水砰击过程进行仿真研究.分别讨论了当外飘结构底部为尖底形或球鼻艏形时,结构质量、入水初速度和流域宽度对砰击压力特性和入水速度的影响.另外,分析了限制流域宽度带来的侧壁面效应对外飘结构发生入水砰击时的自由液面抬升、水下压力分布的影响,对外飘砰击压力预报以及船艏结构优化具有一定参考意义和价值.     

桁架式近海结构物整体波浪载荷分析

本文以各种直径、杆件方向和长度各异的圆柱型壳体水下杆件为主要构成形式的桁架式近海结构物为对象,首先逐一计算组成桁架式结构的每一杆件的波浪力,然后对这些单一杆件的波浪力进行叠加来得到结构物的整体波浪载荷,在此基础上分析在不同的波高、周期以及浪向等波浪环境下结构物的动力响应,分析不同的结构形式对波浪载荷响应的影响。本文的计算结果可为结构物在波浪环境下整体极限波浪载荷以及在这些极限载荷作用下结构物的水动力特性评估提供依据,同时利用本文所提出的方法,也可以计算桁架式近海结构物在设计波作用下的整体弯矩、剪切力以及设计者所需要了解的波浪载荷沿结构物特定形式的分布。     

FPSO底部砰击运动与荷载预报

提出了一种适用于FPSO底部砰击运动与荷载的计算方法.用频时转换将以Green函数法计算得到的运动谱变换到时域中,实现底部砰击发生的预测;根据经验公式法,实现底部砰击荷载的预报.计算中考虑了波浪与船的遭遇相位角和不同设计波周期对底部砰击荷载的影响.该方法可方便地用于预报FPSO在其工作海域环境条件下的首底砰击荷载及其发生的频率,其计算结果可作为砰击导致的FPSO底部板壳疲劳分析的输入,也同样适用于不同浪向角和不同装载状态下砰击荷载预测的计算.     

气动力和离心力载荷对风力机叶片结构特性影响

采用雷诺平均NS方程和标准k-ε湍流模型,在不同风速和转速下对某风力机叶片基于Workbench进行了单向流固耦合数值模拟,分别分析了气动力载荷和离心力载荷对风力机叶片功率及风力机叶片结构特性的影响。结果表明:相对于气动力载荷,风力机叶片离心力载荷对风力机叶片结构特性的影响较大。     

典型飞行状态桨榖交变载荷和机体振动水平预估

为了评估直升机机体振动水平,开展了桨毂交变载荷预估工作,以某型直升机为算例,采用综合气弹分析方法对其典型飞行状态下进行桨毂振动载荷计算;通过模块化方法建立某型直升机有限元模型,以计算一阶通过频率下的桨毂振动载荷为输入,预估了机体驾驶员座椅处的振动响应,并与相同飞行状态实测振动水平做了对比分析.结果表明:机体响应预测结果与飞行实测结果一致性较好,计算结果符合该型机机体振动随飞行速度变化的规律.     

基于族效应的波浪和砰击诱导应力的随机组合

为了考查砰击的族效应对波浪和砰击诱导组合应力极值的影响，定义了泊松砰击族过程。利用Hansen的结果，确定平均族间距以及砰击族发生率。当确定了相继两族砰击之间的组合极值后，可按传统的泊松砰击模型确定组合极值。数值分析表明，对于弱阻尼结构，考虑族效应会导致组合极值升高；对于强阻尼结构，考虑族效应会导致组合极值下降。     

运用NASTRAN进行波浪载荷作用下船体强度分析

充分利用MSC公司的PATRAN和NASTRAN软件,结合自编程序实现波浪载荷作用下的全船准静态强度分析．船体总不平衡力以及结构的总质量,质心位置,主转动惯量,主惯性轴的方向等参数利用PATRAN和NASTRAN的现有功能可以得到;利用自编程序,计算出波浪载荷下各节点的平衡惯性力,以合适的格式添加进bdf文件,并提交NASTRAN进行全船准静态强度分析．算例表明上述方法可以实现惯性力的计算和施加,从而拓展了NASTRAN软件在船体结构准静态分析中的应用．     

大跨拱形结构等效静力风荷载

基于计算流体动力学(CFD)方法和有限元动力时程分析法,数值模拟脉动风特性,获取脉动风速时程,以此作为数值风洞模拟的入口边界条件.运用FLUENT软件对大跨拱形结构进行脉动风作用下结构的非稳态分析,得到作用于结构的时程风压荷载;运用ANSYS分析软件进行结构的风振响应计算,分析获得了基于结构风振响应时程的等效静力风荷载.提出多目标等效静力风荷载加权组合系数的定义,计算获得了大跨拱形结构的多目标等效静力风荷载,并验证了其计算精度.研究结果表明,在基于该方法所得等效静力风荷载作用下,结构静力响应计算结果与风振动力时程响应极值吻合.     

基于波浪和砰击诱导应力幅值相关性的随机组合

通过对波浪与砰击导致的组合应力过程进行跨越率分析，并采用泊松假设确定组合极值，估计了波浪与砰击诱导应力大小的相关性对组合极值的影响．数值结果表明，波浪与砰击诱导应力大小的相关性对组合极值的影响取决于结构阻尼和砰击发生率．     

道路交通引起城市人行钢桥振动特性分析

为了研究道路交通引起的城市人行钢桥振动特性,基于线性动力学理论,采用MSC.MARC建立全桥三维模型进行瞬态动力分析.通过对人行钢桥简化模型的动力求解,拟合出动力变化系数与频率比关系曲线,并对道路交通荷载引起的人行桥振动问题进行理论分析.按照实际人群密度和实测道路交通荷载激励分别计算了人行钢桥的动力响应.分析结果表明,在道路交通荷载激励下人行桥上部结构的振动较大,对于自振频率较高的城市人行钢桥,道路交通荷载对人行桥振动的影响更为明显,城市人行桥振动控制应当考虑综合激励环境下的影响.     

基于结构势能原理的动态载荷等效静态转化方法

针对结构动态响应优化过程中动态分析的复杂性和高耗时性,以及直接进行动态优化的不可行性等问题,提出了一种基于结构势能的动态载荷等效静态转化方法。 该方法通过分析结构势能的本构方程,应用动态应力解空间谱元离散的关键点识别方法得到了结构最危险的时刻,然后建立了基于结构势能原理的动态载荷等效静态转化数学模型,应用区域细分算法求解,最终实现了动态载荷等效静态转化,并以10杆桁架结构、124杆桁架结构以及两层桁架结构为例进行验证。 结果表明:文中方法得到的位移比文献方法更接近实际位移的6。74%,4。57%,8。50%,说明了文中方法的可行性和有效性。      

关于提高恒载加风载的荷载分项系数的建议

根据概率极限状态计算原则,计算了综合考虑3种不同荷载效应组合与单独考虑各荷载效应组合下的最优荷载分项系数,比较得出应提高恒革加风载组合下荷载的分项系数的结论。