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2016年船舶结构力学学术会议

召开年：2016
召开地：武汉
出版时间： 2016-07

主办单位：;中国造船工程学会;;

会议文集：2016年船舶结构力学学术会议论文集

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1.散货船纵骨贯穿孔孔边应力分布情况研究
- 程遥;刘昆;尹群
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：船舶构件中骨材开孔是一种重要结构形式,在船体结构上设置开孔会产生很大的应力集中,容易产生疲劳裂纹,从而造成危害.因此,需要对骨材开孔进行分析研究,从而确保船舶设计的安全性和经济性.本文以175,000DWT散货船为研究对象,利用ABAQUS软件,参照《CCS钢制海船入级规范》以及CCS《散贷船结构直接计算分析指南》计算货物压力,确定舱段模型,边界条件及典型工况,分析了散货船舱段结构在典型工况下,横向框架不同位置的开孔周围的应力集中情况及分布规律,以此为基础,通过改变开孔形式,比较不同孔型及加强方式下孔边应力集中情况.本文研究成果对设计开稽孔具有一定的工程参考价值.
2.基于SEA方法的散货船噪声预报研究
- MAO Fang-yun;毛方云;FU Peng;付鹏;QIN Jiang-xuan;秦江璇
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文以统计能量分析原理为基础的声仿真软件VA one建立某散货船的尾部统计能量分析的模型.根据舱段的特点,合理的划分子系统,重点考虑了烟囱对上层建筑的舱室的耦合,并且在烟囱和上层建筑之间建立声腔子系统,对比未建立此声腔的计算结果,并与实验值作对比,发现建立此声腔的预报值更接近实验值,证明此声腔子系统对提高噪声预报精度的重要性.
3.螺旋桨非定常轴承力外部径向激励响应数值研究
- SHU Min-hua;舒敏骅;YOU Yun-xiang;尤云祥;Chen Ke;陈科
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了研究外部径向激励作用对螺旋桨非定常轴承力变化特性的影响,采用动网格与RANS湍流模型相结合的数值计算方法,开展了外部径向激励作用和无激励作用下三叶常规螺旋桨非定常轴承力的数值研究.数值计算结果表明,与无激励作用时螺旋桨非定常轴承力相比,外部径向激励会使螺旋桨非定常轴承力的频域上新增一个较为明显的响应分量,其频率始终与激励频率的倍频相一致,若保持激励幅值不变,新增响应分量的幅值会随着激励频率的增大而增大.
4.双模式风电安装船导管螺旋桨性能分析
- 李兵;王文华;黄一
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：针对风电安装船的自航及定位模式下入流速度的较大差异带来推力器设计问题,本文在对导管螺旋桨性能进行数值模拟和分析的基础上,尝试地提出新型可变形导管概念以符合两种模式下的性能要求.在研究中,首先,结合导管螺旋桨模型实验对本文基于CFD的数值仿真方法进行验证.然后,重点讨论了两种模式下推进器效率的评价标准.在此基础上,主要分析了不同导管长度、导管与螺旋桨之间的间隙、导管前后缘形状和导管和螺旋桨之相对位置等参数对导管桨敞水性能和推进效率的影响.针对风电安装船多操作模式下的节能目标,以定位模式下性能最优为目标进行导管外形设计,进一步通过提出的新型可变形导管概念使其在自航模式同样可以获得较优的性能.结果表明,新型可变形导管概念能够有效改善推力器性能,可以满足不同工况下节能的目标,为多工况下导管螺旋桨提供了新的研究参考.
5.基于振动信号的旋转机械故障特征提取方法研究
- 朱培鑫;齐亮;冷阿伟;孙明
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：基于振动信号分析技术的故障特征提取方法具有实时性强、可靠性高和便捷等优点,已经获得广泛采用.然而,旋转机械故障信息往往较弱且信噪比低,有用信息通常被无关设备的振动和环境噪声等非故障信息所淹没,以致传统信号分析方法或单一的现代信号技术往往难以进行有效的故障特征提取,本文以振动信号分析技术为主要分析手段,从优势互补的角度出发,提出了rFastICA-峭度-包络谱综合分析法,用来从复杂的观测振动信号中有效提取出微弱的故障特征信息,最后通过滚动轴承振动数据分析,证明所提出的综合分析法在故障特征提取方面的有效性及精确性.
6.外飘砰击载荷直接计算方法研究
- LU Xiao-long;卢小龙;REN Hui-long;任慧龙;LI Peng-fei;李鹏飞;WANG Xu;王旭
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了研究一种适用于较多船型的外飘砰击载荷直接计算方法,使用短期预报方法计算得到了砰击速度,结合LS-DYNA仿真和二维落体试验得到了砰击压力系数,从而确定了砰击载荷.对一艘长艏楼型船舶首部外飘区域砰击强度进行了直接计算,验证了该方法的实用性.
7.基于应变片法的船舶轴系尾管后轴承前后负荷分配计算方法研究
- WANG Ji;汪骥;WANG Fei-xiang;王飞翔;LI Rui;李瑞;LIU Xiao;刘晓
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：船舶推进轴系校中质量的优劣关乎船舶运营的可靠性和安全性,轴承负荷测量是评估轴系校中质量的重要手段,而对尾管后轴承负荷及前后负荷分配的测量是其中的重要环节.针对尾管后轴承前后负荷分配难以测量的问题,论文提出了尾管后轴承等效支点位置的计算方法.基于此,以应变片法为依托提出了尾轴管有无前轴承两种情况下的尾管后轴承前后负荷分配的计算方法.经实船测试,结果表明论文提出的算法具有可行性,能够评测轴系在尾管后轴承处的校中质量.
8.帽型加筋板耐撞性试验研究
- 肖曙明;王娜;刘敬喜
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了改善船舶结构的耐撞性,国内外学者开展了许多新型舷侧结构和传统舷侧结构的耐撞性对比分析,如帽型加筋板、X型夹层结构和Y型夹层结构等.本文开展了帽型加筋板结构和光板结构试件在不同系撞头侵压下的准静态试验研究,探讨了帽型加筋板的变形模式和吸能能力.试验结果表明:帽型加筋板结构因其特殊的变形模式,可以提供更好的塑性变形能能吸能能力.
9.基于CFD的船体型线多目标优化设计
- Jianwei Wu;吴建威;Aiqin Miao;缪爱琴;Xiaoyi Liu;刘晓义;Decheng Wan;万穗成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：在船舶设计过程中,船体型线设计至关重要,它将直接影响到船舶的水动力学性能和营运的经济效益.因而,如何基于母型船的设计,通过优化技术改良得到更高水平的型线设计已成为船舶工程界所关注的焦点问题.本文以KCS船为母型船,以该船在设计航速(Fr=0.26)下的总阻力系数最小及船艉桨盘面处伴流最均匀为两个优化目标,对母船型线开展优化设计.过程分为三个部分:船体曲面变换,目标函数评估与优化算法计算.在船体曲面变换阶段,利用自由变形方法(FFD方法),分别针对球鼻艏与船艉曲面进行变形.在目标函数评估阶段,首先采用叠模法,利用OpenFOAM提供的粘流求解器pimpleDyMFoam对船体的粘性阻力与船艉桨盘面的伴流场进行求解,又通过势流理论(NM理论)对船体兴波阻力进行预报.最终,以兴波与粘性阻力之和作为船体总阻力的解,并基于桨盘面附近的流场得到伴流均匀度——此为本文所关心的两个优化目标函数值.在优化计算阶段,首先采用优化拉丁方方法(OLHS)进行试验设计,并依据试验设计点建立了克里格(Kriging)近似模型,又选取多目标遗传算法NSGA-Ⅱ为优化方法,最终得到了理想的优化船型.优化结果的考察分析表明,该优化流程及各方法是有效、可靠的.基于CFD方法既能提高对目标函数的评估精度,又能得到丰富的流场信息,为实现真正的多目标优化设计提供了可能.
10.内倾船型骑浪/横甩薄弱性衡准和模型试验研究
- 顾民;储纪龙;韩阳;鲁江
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：骑浪/横甩是目前国际海事组织(MO)正在制定的第二代完整稳性衡准中一种相对复杂的失效模式.本文首先对一艘内倾船型骑浪/横甩的薄弱性衡准进行了分析,其次在国内首次开展了内倾船型在随浪和尾斜浪中的骑浪/横甩试验,分析了内倾船型在不同波浪条件下的运动特性,得到了与骑浪/横甩相关的四种运动形式:稳定周期运动、稳定骑浪、横甩和横甩导致的倾覆.最后比较了内倾船型骑浪/横甩薄弱性衡准结果和试验结果,验证了衡准的可行性.本文研究成果为第二代完整稳性衡准中骑浪/横甩衡准的制定提供了技术支撑.
11.基于浪向的结构疲劳谱分析简化方法研究及结构设计
- WANG Xu;王旭;FENG Guo-qing;冯国庆;REN Hui-long;任慧龙;LU Xiao-long;卢小龙
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一,备受业界关注.本文采用谱分析法研究不同浪向对双体船疲劳热点的累积损伤.在此基础上,提出了一种较为可靠的简化谱分析方法.此外,在浪向累积损伤的基础上,对结构进行设计,提出了一种更为经济实用的结构设计方法.
12.基于静水阻力的船舶最佳纵倾预报方法研究
- Xiaohui Zhang;张晓慧;Xiechong Gu;顾解忡;Ning Ma;马宁;Wenlei Mao;毛文雷
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文探讨船舶最佳纵倾的计算方法,研究考察纵倾对船舶航行阻力的影响.认为船舶在无风无浪的静水中匀速直线航行.采用边界元方法计算定常兴波阻力,边界层理论计算摩擦阻力,求解k-ε湍流模型RANS方程计算黏压阻力,三者之和为总阻力.实例计算了3100TEU集装箱船设计吃水的最佳纵倾,船模试验结果表明:数值预报的最佳纵倾与实验结果相符.
13.弹性有限元分析在船体外板成形中的应用
- 黄文嘉;常利春;王江超
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：在船体结构的建造过程中,板材成形是一项非常重要的加工工序.其中,使用线加热进行船体外板的曲面成形已经被广泛地接受和应用.同时,在实际的生产中,如何规划线加热的轨迹以及其强度,是相关研究的重要内容.基于固有应变以及固有变形理论,板材成形中所需要的面外弯曲变形,主要由弯曲固有变形产生;而以该固有变形为载荷的弹性有限元分析,直接建立了固有变形与板材弯曲变形之间的内在联系.该方法不但分析了板材成形物理过程的力学本质,还提出了各种复杂线加热作用下,高效且精确地预测板材面外变形的数值计算方法.
14.基于可靠性的船体梁残存强度评估准则研究
- WU Jian-guo;吴剑国;Peng Wen-ke;彭文科;XU Jian-ping;许建平;Hong Ying;洪英;Pu Ying-chao;蒲映超
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：根据MARPOL公约,计算了CSR-H设定的破口范围的概率.针对10艘CSR油船和散货船,分别计算并统计了各种装载工况下单舱破损后的静水弯矩、极限弯矩和全球海况谱的一周波浪弯矩及其概率特征.采用改进一次二阶矩法,进行了10艘船在单个货船或机舱遭受设定范围的破损后的极限强度可靠度计算.确定了船体残存强度的目标可靠度,基于总体误差值最小原则,给出了残存强度的评估准则的最优分项安全因子组合建议值.
15.基于Neumann-Michell理论的双体船水动力学性能多目标优化
- Miao Ai-qin;缪爱琴;Liu Xiao-yi;刘晓义;Wu Jian-wei;吴建威;Wan De-cheng;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：OPTShip-SJTU软件是一种基于水动力学性能开发的多目标船型优化工具,由船型变换模块,水动力学性能评估模块和优化模块三部分组成.本文采用OPTShip-SJTU软件对双体船Delft 372进行水动力学性能优化,采用FFD(自由曲面变形技术)对该船两个片体局部进行参数化船型变换来产生一系列新的实际船型,采用Neumann-Michell理论来预报系列船型的兴波阻力系数(Fr=0.5,0.7),考虑片体间距对阻力的影响,最终采用多目标遗传算法——NSGA-Ⅱ来完成船型优化.同时为了节省计算时间,采用近似技术—Kriging模型构造设计变量和目标函数之间的关系,可以更快速地获得优化进程中各船型的目标函数值(在误差允许范围内).本文最终获取了以Delft 372为母型船,兴波阻力系数降低的改良船型.
16.声学材料性能评测的虚拟声学实验室法
- Yang De-qing;杨德庆;Shi Jia-xin;石嘉欣
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：提出采用虚拟声学实验室方法评测材料声学性能,给出混响室法和驻波管法等声学实验技术的数值模拟—数值混响室法和数值驻波管法.详细介绍了各种数值混响室法和数值驻波管法的定义、建模方法及计算流程,结合算例分析评价它们各自的优缺点,并给出使用建议.
17.水听器相位一致性校准方法研究
- Zhou Qingyun;周庆云;Qiu Lifan;邱立凡;Gao Yan;高岩;Hao Xiaying;郝夏影
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文在水听器间相位一致性校准测试方面,基于校准水听器声压灵敏度的几种方法,开展了振动液柱法、声管法、耦合腔互易法的水听器间相位一致性校准方法研究.设计了水听器间相位一致性的三种校准装置,分别进行了校准测试,结果表明三种校准方法可行,可进行中低频范围内的水听器间相位校准.
18.水下传感器承压密封结构设计
- Li Bo;李波;Feng Kai;冯凯;Fu Xiaohan;傅晓晗;Feng Fei;冯飞;Zhao Liang;赵亮;Sheng Merping;盛美萍
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：介绍了一种水下传感器承压密封结构,涉及传感器外壳承压与整个机械结构的密封设计.承压外壳采用圆柱形,经耐压壳体理论计算能够承受最大10Mpa水压.通过O型圈与橡胶突起结构实现静水压密封.与现有水下传感器硫化密封结构进行比较,所设计密封结构在保证测试需求的前提下具有可拆卸、易更换的优点.
19.作业型单人常压潜水系统(ADS)的水池试验
- Hu Zhonghui;胡中惠;Ma Ling;马岭;Zhao Junhai;赵俊海;Shen Dan;沈丹;Wang Yao;王瑶;Ma Libin;马利斌
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了满足海上油气田水下设施应急维修作业需求,围绕深水水下应急维修技术发展需要,在"十二五"期间作为国家科技重大专项立项研制了作业型单人常压潜水系统(ADS).水池试验是在作业型单人常压潜水系统(ADS)陆上联调完毕后开始的一个重要技术阶段.它是以作业型单人常压潜水系统(ADS)的任务使命为背景,调试、考核各分系统功能的运行情况和总体集成效果,确认任务完成流程的可行性,考核信息流和控制流的交换正确性和可靠性.试验表明,作业型单人常压潜水系统(ADS)经调试后技术状态稳定,工作安全、可靠,满足设计和使用要求,具备了进行海上试验的技术条件.
20.考虑弹振影响的超大型矿砂船疲劳损伤计算
- Fu Peng;付鹏;Wang Di;王迪;Ren Huilong;任慧龙
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文采用波浪载荷三维水弹性计算软件COMPASS-WALCS-LE对某50万吨超大型矿砂船在北大西洋海况下的垂向波浪弯矩响应进行了计算,分别在频域内应用谱分析法,在时域内对疲劳校核点处的高低频组合交变应力时历进行雨流计数,应用Miner线性累积损伤理论预报了该船运营20年后的疲劳损伤.通过对比分析两种方法计算得到的该船疲劳损伤结果,得出了一些具有工程应用价值的结论,为合理考虑弹振影响的超大型矿砂船疲劳损伤计算提供了有价值的参考.
21.渔船海上不同靠泊补给方案分析研究
- KUAN Xiao-feng;匡晓峰;LIU Jia-rui;刘家瑞;ZHANG Feng-wei;张凤伟
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：近海渔业资源过度开发日益枯竭,而远海海域、大洋性海域拥有丰富的渔业资源,但因环境恶劣、路途遥远,对渔船提出了更高的要求.本文拟采用三维势流理论,针对小型渔船靠泊大型渔辅船进行海上补给需求,开展不同靠泊补给方式下数值仿真研究,选取典型海况,对比分析不同补给方案下渔船缆索受力及运动特性,为渔船海上作业靠泊补给方案选型提供技术支撑.
22.载人潜水器单点起吊时载体框架结构性能分析
- CHEN Peng;陈鹏;LI Ling-long;李玲珑;SHENG Yun-sheng;沈允生;LI Yan-qing;李艳青;HU Zhen;胡震
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：载人潜水器的布放和回收一般采用单点起吊方式完成.在单点起吊过程中,载体框架需要承受潜器内部设备与非耐压壳体之间的包络水、附连水、波浪载荷、风载荷以及起吊母船在波浪中相对运动等动载效应的作用和影响.为保证载体框架在单点起吊过程中的安全性,本文依据《潜水系统和潜水器入级与建造规范》,分析计算载人潜水器单点起吊工况下的作业载荷,解决载人潜水器设备重量分布问题,建立梁单元分析模型,完成框架结构强度、刚度和稳定性的分析计算.该方法可为载人潜水器载体框架结构优化和设计提供参考.
23.基于应力线性化和主S-N曲线的管节点疲劳评估方法
- SHEN Qiubin;沈秋彬;WU Jianguo;吴剑国
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文首先简要介绍了基于热点应力的方形管节点疲劳评估方法以及该方法的缺点,然后引入疲劳评估的一种新方法——主S-N曲线法,通过对美国新奥尔良大学董平沙教授的基于结构应力的主S-N曲线法和结构应力的定义的简单介绍,提出了一种基于应力线性化的主S-N曲线法并给出了该方法的操作流程.就方形管节点,分别采用董平沙教授的主S-N曲线法、美国ASME规范中的主S-N曲线法和基于应力线性化的主S-N曲线法,进行了疲劳寿命评估和比较.通过和热点应力法计算的结果对比表明,基于应力线性化的方法简单易行,且与热点应力法的结果更接近.
24.10 MW级海上浮式风机的动力特性研究
- Xu Yingyu;徐应瑜;Hu Zhiqiang;胡志强
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：以DTU 10MW基准风机为研究对象,单柱式平台作为基础支撑结构,考虑额定定常风和不规则波组合的环境条件,使用FAST软件,研究10MW级海上浮式风机的动力响应.通过对比其与NREL5 MW单柱式浮式风机的时域动力响应,发现随着风机单机容量的增加,运动响应没有明显的增大,但塔架底部受力明显增大,需要通过增加壁厚、设置加强构件等方式保证结构安全;通过对时域结果进行谱分析,发现随着风机单机容量的增加,风载荷诱导的低频运动比例增大,波浪激励的波频运动比例减小.研究成果可为10MW级海上浮式风机的优化设计提供一定的指导.
25.平台纵摇运动对风机气动性影响的数值分析
- Ai Yong;艾勇;Cheng Ping;程萍;Wan Decheng;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文采用基于非稳态致动线模型求解三维N-S方程的方法,对施加了平台纵摇运动的NREL-5MW风机进行其尾流场数值分析.致动线方法无需其解叶片表面边界层,无需使用动网格技术,从而大大降低了网格量以及求解时间,十分适用于模拟非稳态风机尾流场.本文运用万德成教授团队开发的求解器,计算了在同一频率下不同幅值的纵摇运动对于风机的气动载荷以及尾流场的影响,并与文献值和固定式风机比较.结果表明:致动线模型对于风机的尾流场的模拟精度是十分好的;与固定式风机相比,纵摇运动对于风机的气动性影响是十分显著的.
26.相邻多浮体波漂移力的数值计算
- 张志刚;何广华;张子豪;张世军
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：波浪作用下海上多浮体近距离放置时,它们之间的波浪相互干涉会变得非常复杂,比如半潜式钻井平台的立柱结构、LNG-FPSO系统.这时,多浮体间的水动力相互干涉就必须得到考虑.本文基于波浪交互理论建立了多浮体水动力计算的数值模型,并计算了中心浮体与外围环绕五个浮体构成的浮体群的波漂移力.发现由于波浪的干涉作用,浮体群中心浮体的漂移力与单个浮体时的计算结果差异较大;并且对于特定的入射波频率,中心浮体的漂移力能降低至0.在特定的波频率范围内波浪发生复杂的近场干涉,各浮体的漂移力绝对值变得很大.
27.基于新型沙漏型浮体的动力定位分析新模型研究
- 王琳琳;王文华;黄一
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：新型沙漏型浮体具有良好的垂荡运动性能,能够更好的适用于深水及超深水作业.在动力定位系统的设计过程中,通常只考虑纵荡、横荡以及首摇三个自由度的面内运动.然而,新概念浮体具有水线面面积较小,初稳性高较低等特性,纵(横)摇的固有频率容易与推进器产生的推力矩的频率接近从而可能导致面内运动和面外运动耦合作用,产生较显著的纵荡和纵摇运动响应.本文采用基于势流理论的边界元方法,对其纵(横)摇响应进行研究.通过缩尺物理模型试验与数值模拟对比,验证了数值算法的可靠性.通过二自由度频率响应传递函数对此问题进行了理论分析.
28.阶梯来流下细长柔性立管涡激振动的时域响应分析
- DUAN Mu-yu;端木玉;FU Bo-wen;付博文;WAN De-cheng;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：涡激振动是深海立管结构设计的关键问题,本文研究了在阶梯来流作用下顼端预张力垂直立管的涡激振动响应,并与Francisco(2006)立管涡激振动的标准实验比较分析.本文采用切片法并基于开源OpenFOAM平台自主开发出细长柔性立管涡激振动流固耦合的求解器.结果显示立管的流向振动激发出7阶和8阶振型,而横向振动激发出4阶振型.文章还进一步给出了数值模拟出的模态振幅,立管位移的平均值和均方根值,等等,并且都和实验结果进行了对比且吻合很好.此外,本文还进一步分析了来流对涡激响应及模态的影响.通过数值验证说明自主开发的求解器可以精确的预报出细长柔性立管涡激振动的时域响应,并从机理上加深对立管涡激振动响应模态的理解.
29.新概念沙漏型浮体甲板上浪的统计分析
- Du Ya-zhen;杜亚震;Wang Wen-hua;王文华;Huang Yi;黄一
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为研究新型沙满型FPSO在迎浪状态下甲板上浪性能,本文对具有相同基本参数的沙漏型和圆筒型FPSO浮体模型进行水池模型实验.实验证明在相同海况下,沙漏型浮体的上浪次数相比圆筒形浮体大大减少.然后,采用传统的基于概率统计理论和线性水动力理论的统计预报方法分别计算两个浮体模型对应的每小时平均上浪次数,发现传统方法对于预报新型沙满型浮体的上浪次数存在很大的不足.
30.基于模型试验和数值分析的半潜平台气隙预报研究
- 刘祥建;王飞;刘刚;石强
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为应对复杂深海环境条件及极端海况,气隙预报作为安全性能指标越来越受到关注.本文以大连船舶重工自主开发的1500米水深半潜平台为背景,基于半潜平台模型试验数据和三维势流数值模拟技术,阐述了静气隙的估算方法;预测了平台下甲板处易发生波浪抨击的区域;研究了数值分析在工程中的应用;提出了一些工程应用方面的建议,为今后半潜平台设计中气隙评估提供重要的参考.
31.自升式钻井平台钻台区域钻井设备的布置研究
- GUO Yunlong;郭云龙;GUO Hongsheng;郭洪生;QI Liang;齐亮;LENG Awei;冷阿伟
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：钻井设备作为自升式钻井平台的核心设备,其布置研究一直被视为大型海洋钻井平台研发中最关键和最困难的设计任务之一,钻台区域需要布置着大量的钻井设备,此区域的布置对整个平台的生产效率、安全性和稳性都有较大影响.本文针对自升式钻井平台钻台区域的设备,从整个系统着眼,通过子区域划分与模块分解进行钻台设备的布置研究,提出3种基本布置方案,并分析总结每种方案的布置特点,对比3种方案后,确定本研究所需满足技术参数的优选方案.对于自升式平台钻井设备的布置研究有着一定的指导意义.
32.海洋工程钻杆坠落的非线性数值分析
- LIU Ying-fang;刘英芳;王海军;WANG Hai-jun;SHI Qiang;石强;WANG Xin;王欣;CHEN Li-li;陈莉丽;YANG Yue-shan;杨岳山;杨述闯;YANG Shu-chuang;LIU Ying-xue;刘迎雪
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为对海洋平台钻杆坠落问题进行精细化结构安全评估,避免规范计算的应用局限,本文对非线性的静力、动力分析方法展开研究,针对某平台上钻杆坠落撞击钻台过程进行研究,首先进行非线性静力推覆分析,使用体单元建模,得到撞击力-最大变形关系、应变分布情况;使用Ansys/dyna进行非线性动力分析,得到材料破断位置、初次碰撞及二次碰撞的结构应变集中分布、撞击过程中能量转换关系及速度变化曲线等时历分析结果.本文分析方法可为海洋工程物体坠落安全评估的有限元数值分析提供有益参考.
33.近岛礁半潜式平台运动性能数值计算分析
- Ke Xia;夏可;Yong Ai;艾勇;Decheng Wan;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文应用基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器—naoe-FOAM-SJTU,对一座浅水工况下带锚泊系统的浮式平台在规则波作用下的运动性能进行了数值模拟.本文首先对于该锚泊平台在近岛礁斜坡地形条件下进行自由衰减仿真,并与模型试验结果以及理论预报结果进行对比,从而验证系泊系统求解器以及网格的准确性.在浅水平台的计算中,本文首先对无结构物的近岛礁地形计算域进行造波仿真,并观察波浪在斜坡上的演化过程.最后对于平台在相应规则波作用下的运动性能进行仿真,并给出了运动曲线等参数.文中主要阐述了在浅水斜坡环境中波浪的演化以及该环境下平台的运动性能,此外,还给出了波浪爬高、破碎强非线性现象.以便更好地研究半潜平台的工作环境.
34.连接浮桥与FPSB耦合运动分析方法研究
- Yan Liu;晏柳;Ren Huilong;任慧;Li Hui;龙李辉;Sun Yanlong;孙艳龙
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：作为一种用于岛礁开发的新型浮式结构物,FPSB通过浮动式栈桥与近海岛礁连接.现有规范及理论缺乏连接浮桥对船体运动响应影响的计算方法,因而本文基于三维源汇分布法,建立船体与连接浮桥准静态的六自由度耦合运动方程,编制程序计算浮桥影响下船体的运动及载荷,并分析了典型工况下考虑连接结构前后的船体运动和载荷响应.数值结果表明,浮桥对船体的垂荡和纵摇运动影响较大,计入浮桥影响后船体的垂向弯矩和垂向剪力的幅值总体上呈变大的趋势.本文研究成果对连接浮桥与船体运动响应计算具有参考意义和实用价值.
35.基于谱分析方法的超大型集装箱船舭部纵骨Slot疲劳强度研究
- 周广善;万冬冬;谢大建
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文基于谱分析方法,对超大型集装箱船舭部纵骨Slot结构进行了疲劳强度分析,论述了外板纵骨Slot结构的受力状态,比较了不同结构形式Slot的疲劳寿命,分析了不同结构形式Slot的优缺点,总结并提出了超大型集装箱船舭部纵骨Slot结构形式的设计要点.
36.逃逸舱应急上浮运动特性研究
- Fang Tian;方田;Zhao Qiao-sheng;赵桥生;Pan Guang-shan;潘广善
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：应急逃逸舱是深海移动工作站的重要组成部分,其主要功能是满足大深度应急状态下工作站所有乘员的集体逃生要求,因此在应急上浮过程中的稳定性显得尤为重要.本文基于CFD数值计算方法,以上浮过程中的逃逸舱为对象,分析逃逸舱上浮过程受力情况,建立了上浮姿态稳定性评估计算方法.采用求解RANS方程,结合、RNGk-ε与SST k-ω湍流模型,开展逑逸舱数值模拟,对逃逸舱上浮阻力及操纵性水动力进行了研究分析,评估了逃逸舱逃脱后的安全稳定上浮能力.
37.输气管道内90°弯头固体颗粒侵蚀的数值分析
- 张日;董胜
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：管道内的固体颗粒侵蚀是深海油气开发过程中面临的严重工程问题,目前数值分析方法是预测管道内颗粒侵蚀结果的有效手段之一.文章验证了采用数值分析方法求解90°输气弯头内固体颗粒侵蚀的每一步骤,即模拟流场、跟踪颗粒、计算侵蚀;并且在每一步骤中分别引入不同模型进行计算,从而比较这些模型的预测精度与适用范围.
38.考虑上部组块风载荷的张力腿平台耦合动力响应分析
- WANG Bin;王宾;TANG Yougang;唐友刚;ZHAO Zhijuan;赵志娟;CAI Runbo;蔡润博
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文提出了一种计算平台上部组块风载荷的计算方法.在随机波浪和随机风的联合作用下,研究四柱式张力腿平台的非线性动力响应.考虑平台水平运动(纵荡、横荡和首摇)与下沉运动之间的非线性耦合关系,建立张力腿平台的六个自由度的非线性刚度矩阵和运动微分方程.基于JONSWAP波浪谱计算平台浮箱和立柱的波浪载荷,采用NPD风谱,计算平台上部组块和立柱的风载荷.采用四阶龙格-库塔方法求解运动微分方程,得到张力腿平台动力响应的时间历程、振动幅值的均值和标准差.将计及上部组块风载荷的计算结果与未计及上部组块风载荷的计算结果进行了比较分析.结果表明,平台上部组块风载荷导致平台纵荡、横荡和垂荡运动平衡位置发生显著变化,垂荡运动幅值明显增大,而风载荷对于平台的摇摆运动影响较小.
39.新型深水FDPSO锚泊方案设计及分析
- Chang Hongbo;常洪波;Sun Qiang;孙强;Zhao Jing;赵静;Wang Shuo;王硕
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了研究新型深水FDPSO的锚泊定位能力,在2000m水深下,开展了系泊布置方案的研究.在设计过程中,为了优化系泊系统设计,对目前多点系泊主要采用的方案进行对比研究,包括均布和分组式系泊方式;缆索分段成分(纤维缆和钢缆);以及张紧式与悬链线式系泊系统方案,并对频域方法和时域方法的计算结果做比较.通过对比论证,设计方案最终选择了纤维缆张紧式系泊,时域耦合动力分析的结果表明,文中设计的张紧式系泊方案能够满足定位要求.
40.基于重叠网格的伴流补偿导管单参数研究
- Sun Tao;孙涛;YIN Chong-hong;尹崇宏;WAN De-cheng;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：伴流补偿导管作为一种典型的船舶节能装置,广泛被新建商船所采用.本文应用基于开源平台OpenFOAM开发的船舶与海洋工程CFD求解器——naoe-FOAM-SJTU,对带有不同管壁倾角伴流补偿导管的JBC(JAPAN Bulk Carrier)进行自航数值模拟.分析管壁倾角对伴流补偿导管节能效果的影响,并确定最佳的管壁倾角范围.
41.一种三维时域面元法在参数横摇直接评估中的应用研究
- 卜淑霞;储记龙;顾民;鲁江;吴乘胜
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：针对国际海事组织(IMO)正在制定的船舶第二代完整稳性衡准中的参数横摇直接评估衡准,本文提出采用一种三维时域面元法进行参数横摇的稳性直接评估.该方法首先采用混合源法求解速度势,即在内域采用Rankine源,在外域采用瞬态的时域Green函数;其次通过求解垂荡-横摇-纵摇相互耦合的三自由度方程得到不同工况下的参数横摇时历曲线和幅值.文中选取国际标模C11集装箱船为研究对象,首先基于正交设计和方差分析研究了网格类型和密度对计算结果的影响,然后通过模型试验验证了不同工况下的数值计算结果.结果表明,自由面的网格类型和密度对计算结果有一定的影响,本文采用的三维时域面元法可有效的处理非常规船型在波浪中的大幅运动问题,可用于二代稳性中参数横摇的稳性直接评估.
42.破损船舶瞬时中和轴的确定与极限强度分析
- LIU Zi-jie;刘子杰;LI Chen-feng;李陈峰
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：简化逐步破坏法是目前船体梁极限弯矩计算的主要方法之一,该方法思路清晰,计算简单,其计算精确度主要取决于单元应力-应变关系和剖面中和轴位置的计算精度.现行规范中给出的单元失效模式及其应力-应变关系已基本满足计算需要,但中和轴位置的确定采用单一的力平衡准则,因此无法有效考虑非对称剖面中和轴的偏转.针对该问题,论文从中和轴的基本定义出发,引入力矢量平衡方程组(两个方程),解决受损剖面瞬时中和轴的平移和转动,进一步结合简化逐步破坏法的基本流程,建立非对称船体剖面极限弯矩分析方法.在此基础上,开展了实船计算,并与非线性有限元法的计算结果进行了对比,分析了中和轴的偏转及极限弯矩结果的差异,证明了采用力矢量平衡方程组确定中和轴的有效性和考虑中和轴偏转的必要性.
43.一种适用于超大型油船新的横撑结构设计研究
- Sun Jian-kun;孙建坤;Wu Jia-meng;吴嘉蒙;Zhang Fan;张帆
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：横撑是超大型油船(VLCC)特有的结构构件.协调共同结构规范(CSR-H)和永久检查通道技术规定(PMA)都对横撑提出了一些特殊要求.本文通过研究横撑的受力特征,提出了一种新的中心对称的横撑结构形式,推导了其剖面属性的计算公式;并据此设计了一种少横撑结构的超大型油船中部货舱结构布置形式,按最新协调版共同结构规范进行了直接强度评估;利用Abaqus非线性有限元计算软件,分析了中心对称横撑结构的抗屈曲特性.
44.瘫船稳性横摇角计算方法研究
- ZENG Ke;曾柯;GU Min;顾民;LU Jiang;鲁江
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：针对国际海事组织(IM1O)目前正在制定的第二代完整稳性衡准中的瘫船稳性失效模式,开展了横风横浪中横摇角计算方法的研究.本文首先对GZ曲线分段线性法计算横摇角进行了介绍,然后通过CEHIPAR2792和一艘渔船,分析了不同风浪条件下GZ曲线分段线性与单自由度直接模拟方法计算横摇角的对比结果,验证了GZ曲线分段线性方法的可靠性,最后分析了风力和波浪力对不同船型的影响程度.本文的计算结果为后续瘫船稳性直接评估方法提供了一定的参考.
45.破冰船螺旋桨结构设计与强度分析
- Wu Shen;武珅;Zeng Zhi-bo;曾志波
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为了研究破冰船螺旋桨的结构特点和强度分析方法,根据某破冰船在敞开水域、冰区水域不同工况下的主机功率和实船航速测试结果,采用图谱方法进行螺旋桨结构设计,结合敞开和冰区桨强度规范对螺旋桨进行了有限元强度分析和冰区加强,并对螺旋桨方案进行了不同航行工况的实船性能预估.结果表明,本文破冰船螺旋桨方案基本满足了敞开和冰区水域工况设计要求;采用常规镍铝青铜材料的螺旋桨满足B1级冰区加强厚度增加28％,推力系数降低2.71％;而采用高强度不锈钢材料的螺旋桨厚度增加12％,推力系数降低1.16％.
46.基于弯矩约束的浅海平台风浪流联合设计标准研究
- DONG Sheng;董胜;TAO Shan-shan;陶山山
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：提出了在一定的风浪流联合重现期条件下,使浅海平台整体弯矩最大的风浪流联合设计标准.风速、波高和流速单个变量选用皮尔逊Ⅲ型分布拟合,基于等效正态变换准则,建立三者的等效联合概率分布.拟合得到CB20A平台整体弯矩与风浪流的经验关系,以弯矩最大为约束,得到环境要素的联合设计准则.结果表明三维等效模型适用于平台附近海域的风浪流联合计算,以整体弯矩最大为约束的联合设计标准更符合客观实际.
47.基于重叠网格技术的LNG波浪下内外流场耦合计算分析
- Yin Chong-hong;尹崇宏;Zhuang Yuan;庄园;WAN De-cheng;万德成
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：带液舱的船舶在波浪下内外流场的耦合问题是船舶设计中的一个重要课题.本文的工作是利用基于开源平台OpenFOAM开发的具有重叠网格模块的船舶与海洋工程水动力CFD求解器——naoe-FOAM-SJTU,对LNG在波浪下的内外全粘性流场进行数值预报,同时对耦合流场作用下的船体运动进行分析.本文首先对一个简单的LNG FPSO模型在不同充水率工况时波浪中运动情况进行计算分析,并与模型实验结果进行比较,以验证数值计算的可靠性;然后对安装LNG型液舱的KVLCC2模型进行了数值计算和分析,计算中考虑了一定航速下螺旋桨旋转对船体运动的影响.计算分析的结果验证了利用CFD技术和重叠网格方法对一定充水率工况下的LNG在波浪下运动和流场预报中的有效性.同时本文也对波浪作用下的LNG内外耦合流场、桨后涡结构等进行了分析讨论.
48.耐压凸锥-柱结合壳疲劳裂纹扩展分析
- QIU Chang-xian;邱昌贤;ZHANG Ping-ping;张平平
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：对承受静水外压载荷的凸锥-柱结合壳耐压结构,根据探伤统计数据确定了焊接缺陷的典型初始尺寸,将浅长表面裂纹近似为半椭圆形,分别采用Shah-Kobayashi方法和Newman-Raju方法计算应力强度因子K,然后基于高强度钢材疲劳试验的裂纹扩展数据对Paris公式和Forman公式的相关材料参数进行拟合,利用矩形法计算积分,得到了在恒幅循环压弯应力下初始裂纹扩展至临界尺寸的疲劳寿命,对计算结果进行了对比分析,并研究了焊趾应力集中和裂纹初始深度对疲劳扩展寿命的影响.
49.海筝Ⅱ型遥控自治水下机器人淤积检测应用研究
- LI Linglong;李玲珑;Wang Lei;王磊;Shen Yunsheng;沈允生;Hu Zhen;胡震
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：本文结合海筝Ⅱ型遥控自治水下机器人参与的某水电站引水隧洞和某城市通海排污管道的淤积检测,阐述和总结了具体的检测方法及技术手段,并对以后海筝Ⅱ型遥控自治水下机器人的工程应用领域进行了分析与展望.
50.新一代水下生产系统刚性立管结构力学特性研究
- 甄兴伟;吴佳豪;黄一;韩玥
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：张力系泊式水中生产系统是一种具备超深水灾害性海洋环境要素适应性的新一代水下生产系统.基于STLP系统的设计概念,本文介绍了STLP系统关键构件——刚性立管的主要设计参数;建立了刚性立管的设计分析方法,研究了在不同设计工况下刚性立管的结构力学特性,包括刚性立管的强度、屈曲和疲劳分析;同时对比研究了浮式生产储卸油系统极限偏移位置对刚性立管结构力学特性的影响.
51.球头弹斜侵彻作用下薄板的弹性回复规律
- XU Wei;徐伟;ZHU Xi;朱锡;CHEN Chang-hai;陈长海;LI Mao;李茂;Zheng Hong-wei;郑红伟;Fang Zhi-wei;方志威
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：为分析球头弹斜侵彻下薄板的响应,本文开展了系列数值研究,发现靶板在低速冲击下存在弹性回复现象,探讨了弹体速度,侵彻角度和靶板直径等因素对弹性回复的影响,并对比分析了靶板反弹速度与吸能量之间的相互关系.结果表明,靶板反弹速度随着侵彻角度的增加先增加后减小,当侵彻角为15°时靶板的弹性回复最明显,靶板吸能最少,弹道极限最小;靶板整体回弹速度随侵彻速度的增加先增大后减小;靶板回弹速度随着靶板半径的增加呈递减趋势.靶板反弹现象反映了弹性交形能的释放,反弹速度则反映了弹性变形能的大小,靶板吸能量与反弹速度呈负相关关系.
52.内河船舶总纵强度可靠性分析及分项安全因子优化
- DENG Le;邓乐;ZOU Lu-yao;邹路遥;TANG Wen-yong;唐文勇;FANG Chuang;方闯
- 《2016年船舶结构力学学术会议》 | 2016年
摘要：考虑材料屈服强度的变异性、货物装载引起的静水弯矩载荷以及波浪载荷的随机性,将船体梁极限强度、船舶静水弯矩、垂向波浪弯矩作为随机变量,建立失效方程,采用改进的一次二阶矩法对内河A级航区43艘样本船进行可靠度计算,根据计算结果确定目标可靠度.对船体梁横剖面构件尺寸进行了系列修改,获得不同失效概率下的分项安全因子,并采用最小二乘法对目标可靠度下的分项安全因子进行优化,建立了船舶极限强度可靠性校核公式.样本船的验证结果表明,公式具有较高的准确性和实用价值.