【摘 要】
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[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结
【机 构】
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武汉理工大学交通学院,武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心,武汉理工大学理学院
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目资助(51879208)。
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[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结
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[目的]为了探索横骨架式破冰船在冰载荷作用下舷侧骨架典型节点的受力情况,需要针对舷侧典型节点进行数值分析。[方法]首先,基于一艘PC2级重型破冰船,根据中国船级社(CCS)规范,对该型破冰船的冰载荷进行规范计算,得到本次计算的冰载荷;然后,采用有限元分析软件MSC/PATRAN创建舷侧骨架典型节点的有限元模型,在破冰船外板上施加具有代表性的冰载荷,计算舷侧骨架典型节点的应力状态;最后,通过不断变更典型节点形式,得到关注区域的应力分布差异。[结果]不同典型节点形式应力大小的对比分析显示,在舷侧纵桁区域选择肋
航海导航系统是各类军民海洋运载器实现极区顺利到达以及极区安全航行的先决条件。然而,南北极区特殊环境造成航海导航系统性能下降甚至无法应用。为从根源上认知航海导航系统极区的应用问题,在系统阐述海洋运载器导航系统极区应用发展史的基础上,从地球运动学、地球物理场、海洋环境和地理环境4个方面,全面分析极区特殊环境对海洋运载器主要导航系统的影响,并通过极区航海导航系统的研究现状及未来趋势的展望,为极区航海导航技术及未来发展提供有益参考。
[目的]提出一种基于动力效应的冰载荷反演识别方法。[方法]针对船−冰相互作用过程和结构响应特性之间的卷积关系,使用格林函数建立描述冰载荷的卷积积分方程。针对“天恩”号极地运输船的北极航行,安装应变传感器测量船艏区域的冰激响应。对于求解矩阵的病态性与测量中的随机噪声,引入正则化方法解决识别计算中的不适定问题,并获取动冰载荷时程的数值近似稳定解。依托“天恩”号极地运输船的北极航行实测数据,通过船体在海冰作用下的应变响应对冰载荷进行反演识别。[结果]结果表明,格林函数能够有效识别远场冰载荷的时间历程。[结论]载
[目的]在极地密集浮冰区极地考察船通过舷侧投放和回收科考探测及采样设备的作业模式受限,因此,为顺利获取极地密集浮冰区内数据和样品,需在“雪龙2”号极地考察船舯部设计月池。[方法]结合我国多年极地科学考察的经验,充分考虑极地冰区作业的特点,合理设计可在舷侧与月池作业切换的动线方案,使用创新的水压密月池底盖、特殊的轨道对接方案、低温环境下活动关节除冰等针对性设计,并经过南极考察现场作业的检验。[结果]结果表明,该设计方案可有效开展极地密集浮冰区内科考调查设备的投放和回收作业。[结论]所设计的月池系统能够较好地
[目的]为研究冰水池结冰的特征和影响因素,对冰池水结冰过程开展数值模拟分析。[方法]采用计算流体力学软件FLUENT中的流体体积法(VoF)两相流模型,建立冰水池数值模型,设定热力学边界条件,观察计算域内温度场和冰场的动态变化过程,分析冷气进口设置方案对结冰过程的影响。[结果]研究结果表明,随着冷气进口数量增加,冰水池结冰速率更快,更容易形成均匀的层冰。[结论]结冰过程数值模拟结果揭示了冷气进口数量与结冰之间的关系,可为冰水池控制结冰提供参考。
[目的]为了提高吊舱推进极地船舶设计的针对性和适用性,需开展功率匹配研究。[方法]根据国外各类冰级划分规则和实船调研结果,明确不同冰级船舶在北极的四季可航范围。基于Lindqvist公式计算3艘极区典型吊舱推进船舶的冰阻力,从而估算吊舱推进船舶的需要功率。通过调研市场上较成熟的吊舱推进器产品,建立一种极地船舶吊舱推进器的初步选型方法。[结果]结合目前主流吊舱推进器的单机功率和布置型式,得出了各类船型在不同冰级下的功率匹配结果和初步选型建议。[结论]研究成果可为设计阶段的吊舱推进器选型工作提供参考。
[目的]极地邮轮减摇鳍选型要考虑包括环境适应、设备性能等多方面因素,主观判断往往难以选出最优的减摇鳍。针对极地邮轮减摇鳍的选型,提出基于组合赋权-TOPSIS法的综合选型评价方法。[方法]以满足极地船舶PC6规则作为某8035 t极地邮轮减摇鳍的选型原则,通过鳍面积的经验公式计算得出减摇鳍设备选型的约束条件,进而确定3种设计方案;咨询业内专家,构建由5个一级指标和14个二级指标组成的选型评价指标体系;通过层次分析法(AHP)和熵权法(EWM)确定指标的权重;运用逼近理想解的排序方法(TOPSIS)计算各方
[目的]为了准确评估破冰船在平整冰区航行时连续破冰过程中所受的冰阻力,同时了解不同预报方法的特点,采用经验公式法、数值模拟法以及船模试验法,对破冰船在平整冰中连续航行时的冰阻力进行预报。[方法]使用非线性有限元软件DYNA,分别基于传统有限元与黏聚单元法构造冰层数值模拟模型,模拟平整冰与破冰船相互作用时发生的弯曲断裂以及相互作用的过程。同时,采用经验公式法,用3种不同的经验公式进行冰阻力计算,对影响经验公式法预报结果的参数进行敏感性分析。[结果]研究发现:冰阻力随航速、冰厚度以及弯曲强度的增大呈上升趋势,
[目的]研究船舶舷侧结构与小型冰山的碰撞问题。[方法]基于罚函数法和任意拉格朗日−欧拉(ALE)方法建立非线性有限元分析模型,针对某油船的船体双层舷侧结构与球形冰山的相互作用过程进行数值模拟,考虑船体结构的变形、海冰的破坏以及碰撞过程中的水动力作用,分析不同碰撞角度对碰撞速度、碰撞力以及结构能量吸收的影响。[结果]结果表明:该数值模型可以较为充分地模拟舷侧结构与冰山的相互作用过程,在碰撞过程中,其碰撞力的峰值与碰撞角度及冰山是否破碎情况有关;碰撞力峰值随着碰撞角度的增大而增大,相对于其他角度的碰撞,在冰山
[目的]针对极地破冰船的经济性和环保性要求,提出由柴油发电机组和储能电池组成的破冰船柴电混合动力系统。[方法]首先,基于冰载荷变化等级建立阻力模型,并采用反向建模法建立柴电混合动力系统的能量流模型;然后,以破冰船的年油耗量和生命周期总成本为优化目标,采用快速非支配排序遗传优化算法(NSGA-II)对动力系统设计参数进行优化,并基于优劣解距离法(TOPSIS)得到最优设计方案;最后,开展优化目标对7个设计参数的敏感性分析。[结果]仿真结果表明,柴电混合动力系统的最优设计方案比传统柴电推进系统节约了1.89%