下期发表论文摘要预报

灾害性海洋环境下深水立管结构可靠性研究陈昌松,薛鸿祥,唐文勇,胡志强(上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240)针对南海深水海域可能出现的灾害性海况条件,基于先进的深海浮式平台系统时域耦合分析和立管结构有限元动力响应计算的结果,采用广义极值理论,通过对非线性随机动力响应结果的数值拟合,研究了灾害环境下     

内置集成浮力罐的几何形Spar平台运动性能数值模拟

对一种新的深海单柱式平台--内置集成浮力罐的几何形Spar (Geometric Spar, G-Spar)的运动性能进行了数值计算研究,并与模型试验结果进行了比较.G-Spar平台结构复杂,探索性地建立了简化的三维水动力数值模型,对包括系泊缆和立管在内的耦合系统进行了运动响应传递函数(RAO)的频域分析和极端海况下的时域分析.研究表明,运动响应传递函数及极端海况下运动时历的计算结果和试验结果基本一致,G-Spar平台具有良好的运动性能,垂荡板对降低G-Spar平台的垂向运动起到了关键性的作用.     

基于时域缩放的深水立管波致疲劳分析

推导出线性条件下深水立管的动力响应与有义波高之间的关系,并对其进行了非线性修正.据此采用时域缩放的方法得到立管的动力响应,进而进行疲劳分析,并与精确方法的计算结果进行了比较.结果表明,采用线性缩放计算得到的疲劳寿命较为保守,而采用指数缩放的结果更优,其误差在工程上可接受的范围之内.该方法可隐性考虑系统响应非线性的影响,且只需计算少量海况即可得到较为满意的结果,可以用来进行初始设计阶段立管的疲劳分析及疲劳参数的敏感性分析.在疲劳校核阶段,该方法依然适用,以最大有义波高下的响应作为基准进行缩放保证了计算结果的保守性.     

考虑大变形的深水立管涡激振动非线性分析方法

在以往研究成果的基础上,提出考虑大变形的深水立管涡激与参激耦合振动的力学模型,并开发相应的计算程序。在验证新模型计算程序可靠性的基础上,以服役于1 500 m水深的深水顶张式立管为算例,对其涡激振动的动力特性、涡激振动的响应特征以及涡激参数和环境荷载参数对立管振动响应的影响进行研究。结果表明:提出的分析方法能够很好地预测深水立管涡激振动的特征,深水立管的涡激振动响应受顶端平台激扰的影响,其响应特征是环境荷载、立管结构参数、顶部平台垂荡运动的函数。     

全耦合深海平台系统中液压张紧器的数值模拟

基于利用ABAQUS开发的平台/系泊索/立管全耦合分析程序,研究应用于深海平台系统与顶端张紧式立管连接的液压张紧器的数值模型.对数值模拟液压张紧器中的刚度非线性效应、摩擦效应以及平台、张紧器和顶端张紧式立管的耦合连接方式进行了研究,提出了非线性液压张紧器模型.通过张紧器线性和非线性模型结果的比较,得到了非线性效应对立管和平台响应的影响,对提高顶端张紧式立管极限强度和疲劳寿命的预报精度有一定的帮助作用.     

极端海况下海洋立管的动态可靠性分析

运用ANSYS有限元模拟软件,以一海洋立管为模型,采用Morison方程结合Stokes五阶波理论计算波浪力。研究了海洋立管在波浪、海流载荷同时作用下的动力可靠性。利用格拉马-沙尔勒叶级数拟合法分别对海洋立管在三种极端海况下最大米塞斯等效应力响应的分布密度函数进行求解,获得其概率密度分布模型。利用数值积分,采用应力-强度模型计算海洋立管的动态可靠度。分析结果表明:当海况严峻程度增大时,结构的最大米塞斯等效应力随之增大,海洋立管的动态可靠度随之减小,失效概率随之增大。研究结果可以为极端海况下海洋立管的可靠性评估和安全开发提供了一定的理论依据和重要的参考价值。     

复杂载荷下深水顶张式立管屈曲失效风险分析

研究了深水顶张式立管在极端环境载荷、第三方破坏载荷以及材料腐蚀等多种复杂载荷条件下立管的结构屈曲失效风险,并考虑海洋立管风险分析中不加以区分的立管类型与失效形式,采用新的非基于事故统计的方法探究其规律,进行风险辨识.为了研究深水顶张式立管的屈曲失效风险,通过复杂载荷条件下结构致灾机理的辨识建立多立管状态下的故障树模型,采用海洋工程领域中应用较为成熟的专家综合评估法及模糊故障树法进行风险分析,最终从概率及后果两个维度给出屈曲失效薄弱环节.通过实例分析、计算,验证本文提出方法的适用性和可靠性,并得出对深海资源开发有参考价值的结论.     

浮式风机系统水-气动力耦合分析方法

将浮式风机系统中浮体的水动力分析模块与风力发电机的空气动力分析模块整合,提出了适用于深水浮式风机系统的全耦合动力响应分析方法.浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块.以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法.通过对某SPAR风机系统在随机海况下进行了系统水动力响应分析,并与现有的三维势流理论的结果进行了比较,验证了数值分析方法的有效性.最后,对系统的动力响应进行了水-气动力的全耦合数值分析.结果表明,该方法能有效地分析浮式风机各子系统间的混合动力作用,可用于海洋风电系统开发.     

极端海况下重力式网箱系泊系统数值模拟

开展系泊系统水动力研究对于大型深海重力式网箱在恶劣海况条件下的长期使用具有重要意义.首先采用集中质量法构建重力式网箱系泊系统简化力学模型,基于海洋工程水动力分析软件O rcaFlex建立重力式网箱数值模型,并通过水池物理模型试验验证了在规则波工况下数值模拟结果的可靠性;进而针对钦州湾20 m水深的重力式网箱系泊系统开展了极端海况下的水动力数值研究,极端海况采用了百年一遇极端波浪条件,考虑网箱结构的对称性特点,代表性地分析了0°与45°两种浪向角下系泊缆绳张力变化的差异.研究结果表明,当浪向角为0°即平行于系泊系统中轴线时,缆绳张力幅值较小且受力均匀.研究结论对同类型重力式网箱系泊系统的科学布置具有一定的参考价值,并为大型深海重力式网箱的规模化运行提供前期研究基础.     

两平台靠泊状态耦合运动响应分析

研究两座半潜式平台靠泊状态耦合动力响应特性,确定安全作业条件．针对通过栈桥连接的两座半潜式平台,考虑风浪流荷载作用,建立两座平台水动力分析模型．基于三维势流理论,在频域内计算旁靠作业中两半潜平台多体耦合水动力性能,分析不同浪向角对平台所受波浪荷载的影响．基于Kalman滤波控制算法,考虑不同海况条件分析靠泊系统的定位能力,并根据位移上限条件得出了可进行靠泊作业的海况．结果表明,二阶波浪荷载对平台水动力相互作用存在影响．斜浪可作业海况最高、横浪次之,纵浪时可进行靠泊作业的海况最低．所得研究结果对于两平台安全靠泊具有参考意义．     

基于GO法的激光点火系统可靠性建模与分析

为了提高和评价激光火工系统可靠性,本文采用GO法建立了激光点火系统可靠性模型,并进行可靠性定性分析和定量计算.首先,通过元器件应力法预计激光点火系统各个组成模块的可靠性参数,然后通过GO法定性分析得到该激光点火系统的最小割集,并采用GO法定量分析计算系统非工作状态贮存5 y、工作状态工作时间1 h任务剖面下系统作用可靠度.通过与故障树定性分析结果、蒙特卡洛仿真分析结果对比,验证了采用GO法对激光点火系统进行可靠性分析的正确性与合理性.     

基于突变理论的交通抢险队应急能力评价方法研究

通过分析交通抢险队应急能力的影响因素,参照应急管理的三阶段模型建立了评价指标体系;基于尖点突变模型、燕尾突变模型和蝴蝶突变模型,提出了交通抢险队应急能力评价的突变评价方法;进行实例分析并与AHP-模糊综合评价模型的评价结果比较,验证了这种评价方法的可行性。     

有共因失效的系统可靠性的GO法分析

研究在风险评价中应用GO法进行含有共因失效的系统可靠性定量分析方法。应用M arkov过程理论,导出了可修部件共因失效概率的近似计算公式,利用GO法即可直接计算系统状态概率,提出了有共因失效的可修系统状态概率定量分析的GO法算法,并应用于三取二系统和外电源备用系统的共因失效分析。结果表明:共因失效对系统可靠性有很大影响,而GO法算法是进行系统共因失效分析的有效而实用的方法。     

基于MCS和链路传播可靠性模型的MANET可靠性评估研究

针对移动自组织网络(MANET)的可靠性评估比较困难的问题,提出了一种基于蒙特卡洛模拟和链路传播可靠性模型的评估方法。首先,提出了MANET可靠性评估的假设条件;然后,对方法涉及到的相关技术进行了阐述;最后,提出了基于传播的链路可靠性模型,并通过蒙特卡洛仿真来评估MANET网络可靠性。针对MANET可靠性影响指标,使用MATLAB进行模拟实验,模拟结果表明,提出的方法可以很好地帮助网络设计者设计出可靠的MANET。     

建筑物火灾中人行为的可靠性模型

对火灾中事例的分析表明,造成火灾伤亡的主要因素与人有关·因此,在对人的行为原理进行分析的基础上,把建筑物火灾中人的行为的可靠性模型分为人在建筑物火灾中的感知的可靠性、认知和决策的可靠性和行动的可靠性,并讨论了3种可靠性的机理及其影响因素,提出了适合建筑物火灾中人的认知和决策的模型,接着应用专家经验和模糊数学的理论,建立了其可靠性评价模型·     

基于路径熵的供水管网水质可靠性评价

利用路径熵的分析方法,借助概率空间的概念,解释、定义了管网水质熵,并推导了管网水质熵的计算公式,同时根据该计算公式建立了水质熵计算模型．在此基础上,定义了单水源管网的水质最大熵与相对水质熵的概念,并以相对水质熵表征管网水质可靠度．经对某市开发区供水管网分析计算,绘制出该管网等水质可靠度分布图,利用此方法可以直观地找到管网水质可靠度较低的区域,并分析其造成的原因,为管网有针对性的改造扩建提供了重要依据．     

基于长期验潮数据的海平面预测方法与案例应用

在充分考虑长时间序列潮位具有周期性、趋势性和随机性特征的基础上, 建立一套基于随机动态预测模型的海平面变化分析方法。模型中的周期项模拟首次采用小波分析与谱分析相结合的方法; 趋势项采用逐步回归法拟合; 残差序列采用自回归移动平均混合模型进行拟合; 三项叠加建立随机动态预测模型, 参数的确定采用非线性最小二乘迭代法。应用塘沽验潮站57年的月平均海平面高度数据进行案例分析, 通过实测数据验证和预测精度统计学检验, 表明此方法对海平面变化的模拟与预测具有较高精度, 可为海平面上升预测研究提供有效可行的借鉴与范例。     

Reliability Analysis on Repairable System with Dual Input Closed-Loop Feedback Link Considering Shutdown Correlation Based on Goal Oriented Methodology

Goal oriented( GO) methodology is a kind of success oriented system reliability analysis method and has been used widely.The repairable system with dual input closed-loop feedback link( DICLFL) considering shutdown correlation didn't make reliability analysis accurately based on existing GO methodology. So, a reliability analysis method used to deal with DICLFL considering shutdown correlation is provided based on GO methodology.Firstly, a new operator, which is used to describe DICLFL considering shutdown correlation,whose number is 1,is created and named as Type 9C operator. And then,the formulas of type 9C operator are derived based on Markov process theory. Finally,the new method presented in this paper is adopted to conduct the reliability analysis of an electro-hydraulic servo speed control system. The analysis result is compared with those of Monte Carlo simulation and fault tree analysis( FTA). The comparison results show that this new reliability analysis method based on GO methodology is feasible and meaningful for reliability analysis of repairable systems with DICLFL considering shutdown correlation.Meantime,it will be useful for more other applications.     

基于GO法的电动静液作动器可靠性分析

采用与故障树分析(FTA)对比法,研究了电动静液作动器(EHA)系统基于GO法的可靠性分析与安全评估方法．阐述了GO法的具体分析步骤,构建了EHA系统的GO图模型,分别利用GO法和FTA法对EHA系统进行了可靠性定量分析,并将结果对比,验证了GO法在EHA系统可靠性分析和安全评价中的可用性与正确性．     

基于GA的天然气增压系统可靠性优化

以天然气增压系统的可靠性分析为基础,在体积、重量和总费用的约束条件下,通过优化设计使整个系统的可靠度最高.给出了天然气增压系统区间系数的可靠性优化数学模型,把非线性区间规划模型转化为等价的双目标非线性规划模型,并在此基础上阐述了用遗传算法(GA)找出问题解集的基本思想,对整个系统的核心涡旋式压缩机进行了性能参数分析.可靠性试验结果表明:优化后的天然气增压系统可靠性是满足要求的,用遗传算法求解该问题是相当有效的.