摘要：近年来全球变暖的加剧使得北极航道的开放更具可行性,为分析极地船舶航行过程中的冰载荷及船体结构响应特性,本文针对船体舷侧结构与浮冰场多次碰撞的场景开展数值仿真研究。参考现阶段浮冰观测统计经验,建立船体舷侧结构-浮冰场相互作用有限元数值模型,在不同碰撞角度与不同浮冰密集度下开展仿真计算,分析船冰连续多次碰撞过程中碰撞力、能量及响应数据,研究碰撞角度和浮冰场密集度对浮冰载荷及船体舷侧结构响应特性的影响规律。结果表明,船冰多次相互作用下的结构响应规律与船冰单次作用存在一定差异,碰撞角度与浮冰场密集度参数对船冰碰撞力与船体舷侧结构响应特征影响呈现出一定的规律。本文研究内容对极地航行船舶舷侧结构的安全性设计具有参考价值。

摘要：借助时域流体力分解模型,开展时变轴向张力与涡激振动联合激励下圆柱体动力响应特性研究。采用某2.552 m小尺度立管模型试验结果验证该方法在顶张力恒定和时变条件下预报结构响应的有效性。针对另一尺度较大的38 m圆柱体模型,设计28个张力时变工况以研究时变张力幅值和频率对涡激振动响应的影响规律。张力时变工况中,结构动力响应呈现振幅调制、滞后、频率转换及多频响应叠加、模态阶跃等不同于张力恒定工况的新特征。当ω_T=2ω_(CT)时,结构会发生强烈的Mathieu型共振。

摘要：防爆墙结构是海洋平台的重要防护设施,其抗爆性能需要重点关注.基于非线性有限元方法,研究在常温条件下防爆墙受到爆炸冲击的结构响应.结合实验数据,对比准静态与动态算法的适用性,分析总结在常温条件下结构冲击应变的3种典型形式.在此基础上,考虑高温对材料和结构的影响,并对防爆墙冲击动力响应特性进行分析.研究表明,高温环境对结构响应有明显加剧效应:在选取工况的荷载水平下,高温时结构动力响应的位移幅值应变可达到常温时的5倍;在常温荷载冲击下,结构应变为弹性无应变或小应变,而在高温影响下,其可能加剧为大应变,且高温影响将改变结构的响应形式.研究成果可以为防爆墙的结构设计提供参考.

摘要：[目的]为了使船用耐内压方形舱同时满足强度和轻量化的设计要求,将神经网络代理模型与多种启发式智能优化算法相结合,对耐内压方形舱室结构构件形状和尺寸进行优化分析。[方法]选取方形舱室角隅倒角半径、板材板厚、骨材型号等作为设计变量进行三维参数化建模,根据最优拉丁超立方试验设计方法选取样本点并计算响应值,从而构建径向基(RBF)神经网络代理模型。将该代理模型分别与自适应模拟退火算法(ASA)、多岛遗传算法(MIGA)和粒子群算法(PSO)这3种启发式优化算法相结合,进行全局寻优。[结果]结果显示,3种混合优化方法均能在满足许用强度要求的基础上减轻结构重量;RBF-ASA法在全局中寻求到的最优解具有相对较好的减重效果。[结论]所做研究可为耐内压方形舱室结构优化设计工作提供参考,对于攻克船舶运用核动力装置所面临的关键技术问题具有重要意义。

摘要：基于大涡模拟算法,使用FDS火灾动力学仿真软件模拟舱室火灾,将环境温度映射至结构有限元模型。考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法计算甲板板架在火灾发展过程中的动态热力响应。基于显式动态算法研究板架轴向压缩时的高温剩余极限强度,并分析结构失效模式。计算结果表明,高温环境下的板架受到轴向压缩载荷时,由于横梁间加筋板发生崩溃而达到极限状态,且油池中心位于横梁间时更偏于危险;火灾发生前期,板架高温剩余极限强度衰减较快,后期趋缓。这项研究可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。

摘要：该研究旨在建立同时考虑碰撞船首及被撞船舷侧结构变形的碰撞损伤解析预报方法。采用非线性有限元方法开展了舰船舷侧碰撞仿真,而对碰撞船首分别进行了刚体与弹塑性体建模,探究碰撞艏部变形对舱室损伤的影响。介绍了船舶碰撞结构抗力解析预报方法,通过典型构件抗力的累加和修正,建立了结构损伤抗力的解析预报模型,并通过有限元计算进行了验证。基于船首的变形力-撞深曲线及被撞舱室的抗力曲线,建立了同步预报被撞舱室和撞击船首变形损伤的预报方法,并用有限元仿真进行验证。该方法能有效考量艏部及舱室变形,提高了舰船碰撞损伤预报的精度。

摘要：非黏结柔性立管常用于将海底油气资源输送到平台,有时因设计需要会包含复合材料圆柱壳层结构.以一类8层的非黏结柔性立管为研究对象,分析了含有复合材料圆柱壳层结构的非黏结柔性立管的弯曲特性.提出了一种作用于非黏结柔性立管的轴对称载荷和弯曲载荷联合作用的理论模型,同时建立了计及详细几何特性的非黏结柔性立管数值模型进行了验证.分析了两种典型复合材料及其纤维体积分数对非黏结柔性立管弯曲特性的影响.理论与数值结果吻合较好,计算结果表明:非黏结柔性立管的弯曲特性受复合材料圆柱壳层轴向弹性模量影响较大,轴向弹性模量较大的复合材料会较大地增强完全滑移阶段的非黏结柔性立管的弯曲刚度.非黏结柔性立管的轴向抗拉刚度和完全滑移阶段的弯曲刚度都随着复合材料圆柱壳层的纤维体积分数增大,接近线性增强.

摘要：[目的]针对海底结构物回收过程中的土体吸附力造成结构物回收困难的问题,提出海底结构物坐底吸附力模型试验方法。[方法]通过设计一系列海洋结构物底座模型,搭建简易的模拟结构物坐底抬升过程的模型试验装置,并采用特制加载装置定量测量坐底抬升受到的吸附力,以探究土壤类型、坐底时间、坐底质量、坐底面积、底座材料等参数对结构物坐底吸附力的影响规律。[结果]试验结果表明:吸附力与坐底时间、坐底质量呈正相关关系,与坐底面积呈负相关关系;砂土和模拟土的吸附力约为海试土的50%和80%;底座材料越光滑,吸附力越小。[结论]研究成果可为海底结构物设计提供参考。

摘要：[目的]气垫围裙连接结构设计目前多采用经验公式的方法,采用数值仿真方法的较少。针对围裙连接结构的特殊性,提出考虑螺栓连接、多构件复杂接触以及围裙与金属构件相互作用等因素的连接件三维有限元模型构建方法,从而为围裙连接结构设计提供有效的手段。[方法]以气垫船艏部围裙连接结构为例,构建相应的精细化模型,然后根据某气垫船围裙系统静垫升成型结果得到的垫升和极端工况下的载荷,计算围裙受拉后连接结构各构件的应力分布情况,并在此基础上对关键构件提出改进方案。[结果]结果显示,船体板螺栓孔上缘、销轴端部以及铰链的过渡部分为主要的高应力区域;提出的局部加厚以及封闭式搭扣这2类改进方案均使围裙铰链最大平均应力下降20%以上,证明所提结构改进方案可以有效提高铰链的承载能力。[结论]所提数值仿真思路能够有效地对围裙连接结构强度进行计算,提出的改进方案可为设计提供支撑。

摘要：固有应变被用于大型焊接结构应力和变形预测中。本文提出一种基于计算机视觉的固有应变工程应用的简便实测方法。该方法设计了一个特殊的带小孔的定位尺,将定位尺放置在焊缝附近,通过小孔在焊缝附近打上测量标记,在焊接前后用手持拍照设备对测量点进行拍照。采用一系列图像处理算法求解标记点在定位尺坐标系中的坐标,进而计算获取焊缝的固有应变。研究结果表明,该方法有较高的的重复精度,能够满足固有应变高效准确测量的工程要求。