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期刊信息/Journal information
中国舰船研究
中国舰船研究

许建

双月刊

1673-3185

cjsr@ship-research.com

027-88730832

430064

湖北省武汉市张之洞路268号

中国舰船研究/Journal Chinese Journal of Ship ResearchCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>办刊宗旨：高举创新的旗帜，加强技术交流，开展学术争鸣，提倡观念创新，推动理论创新与技术进步，促进舰船事业发展和海军装备建设现代化。读者对象：舰船行业的专家学者、大专院校的师生、科研院所的科技人员及相关领域的专业人员。
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    舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性

    王志远余涛荆雷鸣林本成...
    90-97页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在研究舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性.[方法]在试验舱内释油雾,让其在目标表面上沉降,称量表面沉降前后的质量差即为表面上的沉降质量,以此来对比不同朝向、不同材质表面的沉降特性;将水平向下表面的沉降合理假设为气相沉降,估算其贡献大小,并计算颗粒相的沉降速度.[结果]在朝向方面,金属水平向上表面的沉降质量分别是竖直和水平向下表面的 3.98 倍和 4.66 倍,织物水平向上表面的油雾沉降质量是竖直和水平向下表面的 1.08 倍和 1.20 倍;在材质方面,织物水平向上、竖直和水平向下表面的沉降质量分别是同朝向的金属表面的 49.1 倍、169.8 倍和 155.5 倍.估算表明,对于金属水平向上和竖直表面,气相沉积的贡献分别为 21.5%和 79.2%;对于织物的水平向上和竖直表面,则约为90%.[结论]研究表明,舰船舱室环境油雾在织物表面的沉降远强于在金属表面的沉降;在金属水平向上表面的沉降远大于竖直表面和水平向下表面;在 3 种朝向的织物表面的沉降差别并不明显;无论何种材质和朝向,气相沉降都不可忽视.对于舰船舱室环境,气相沉降占据主导作用.

    舰船舱室环境油雾金属表面织物表面沉降速度

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    基于子模型分解的船舶舱段结构代理模型协同优化方法

    汪俊泽张攀刘均程远胜...
    98-106页
    查看更多>>摘要：[目的]为解决船舶舱段结构优化设计参数众多、计算耗时的难题,提出一种基于子模型分解的舱段结构代理模型协同优化方法.[方法]每次选择一个板架,根据当前舱段方案的有限元模型建立板架结构子模型,基于子模型构建板架结构响应的代理模型并进行优化,得到板架优化解后更新舱段模型,再进行下一个板架的优化,如此迭代,直到完成一轮或多轮包含所有板架的协同优化后停止.最后对舱段结构尺寸进行小范围调整,得到最终优化解.[结果]某船舶舱段结构优化结果显示,与从整体优化角度出发的基于降维代理模型的舱段结构优化方法相比,在相当计算成本下,所提方法的优化结果重量进一步减小了 2.86%,最终实现结构减重 4.96%.[结论]所提方法的优化效果较好,在高维船体结构优化问题上具有较好的应用价值.

    船舶舱段结构优化子模型代理模型协同优化

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    带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型研究

    陈谦肖邵予张冠军
    107-112页
    查看更多>>摘要：[目的]针对在冲击激励作用下带限位器的隔振系统刚度呈非线性变化的问题,开展冲击动力学理论模型及其抗冲击性能研究.[方法]首先,利用分段线性等效思想,建立带分段线性刚度限位器的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型;然后,利用解析法对理论模型进行解析求解,并与不同冲击工况下的有限元法冲击响应进行对比验证.[结果]在不同的冲击工况下,动力学理论模型的解析解与有限元数值解具有高度的一致性.[结论]通过对比分析,验证了带分段限位刚度的双向限位单层隔振系统冲击动力学理论模型及求解方法的准确性,可为带限位器隔振系统的工作原理与性能特点研究提供理论依据.

    限位器分段线性冲击动力学模型有限元仿真

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    船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

    陈富康杨骏袁昱超薛鸿祥...
    113-119页
    查看更多>>摘要：[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征.[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响.[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险.[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度.

    船冰碰撞极端载荷船体梁结构强度有限元分析

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    循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度研究

    崔虎威胡润文丁启印
    120-127页
    查看更多>>摘要：[目的]为充分考虑焊接初始变形和残余应力在内的完整初始缺陷,需开展不同循环弯矩下的箱型梁塑性变形分布和极限强度研究.[方法]首先,选用各向同性的强化材料模型与Chaboche材料模型,采用Python语言编制程序并直接在有限元软件中施加初始变形;然后,采用ABAQUS软件针对箱型梁开展多种循环弯矩模式下的极限强度非线性有限元数值模拟,同时考虑焊接初始变形、残余应力、材料强化及鲍辛格效应的影响.[结果]研究结果表明:单向循环弯矩下,箱型梁抗弯刚度和极限强度将随着循环次数的增加而不断下降,塑性变形将从箱型梁的上顶部向侧部区域扩展,其中同时包含焊接初始变形与残余应力缺陷的箱型梁有限元模型处于极限状态时的塑性变形区域更广;相较于单次加载,经过 3 次双向循环之后,仅考虑初始变形的箱型梁极限强度下降了 10.44%～15.15%,而考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度下降了 8.41%～14.50%.[结论]在循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度的下降趋势更为缓和,所得成果可为循环弯矩下箱型梁的极限强度研究提供参考.

    极限强度箱型梁循环弯矩初始变形残余应力

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    船舶结构碰撞试验及简化数值计算方法

    卢安格王子棠孔祥韶李樱...
    128-139页
    查看更多>>摘要：[目的]采用流固耦合计算方法虽能较好地模拟船舶碰撞过程,但计算时间较长,为此,提出一种简化的数值计算方法.[方法]以某船的局部舱段为对象,开展多工况水上碰撞试验.采用力传感器和基于高速摄影技术非接触测量的方法获得到碰撞力及碰撞船的运动时程数据,通过对碰撞接触力和加速度响应等数据进行分析,并针对试验过程开展任意拉格朗日-欧拉(ALE)流固耦合数值计算分析,提出将碰撞过程中水域对撞击船的影响简化为等效质量,将对被撞船的影响简化为等效阻力,以面力的形式作用于被撞船非撞击侧用以阻碍被撞船运动的简化方法,然后基于此简化方法开展不涉及水域与结构耦合过程的数值计算.[结果]结果显示,采用简化计算方法得到的各工况的碰撞力峰值与试验值间的误差均在 5%以内,且该方法所需要的计算时长远小于ALE流固耦合算法.[结论]所提简化数值计算方法可为实现船舶结构碰撞响应的高效计算提供一定的参考.

    模型试验数值仿真碰撞响应任意拉格朗日-欧拉流固耦合

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    恶劣海况中大外飘型舰船的总载荷颤振响应分析

    曲雪郑凯邹璐遥邹健...
    140-147页
    查看更多>>摘要：[目的]舰船遭遇恶劣海况时艏部砰击会激起船体梁颤振响应,威胁到总纵强度的安全.砰击颤振弯矩与船体刚度和外飘构型相关,但不同船型结构布置和型线差异大,有必要针对大外飘型舰船开展颤振响应分析.[方法]首先,采用COMPASS-WALCS-NE势流时域水弹性方法预报设计海况下的船体梁总载荷,并与分段自航模试验对比验证;然后,再提取艏部砰击合力、典型时刻的船体运动状态和船体梁总载荷响应的时历曲线,通过分析波浪载荷高低频分量的相位差异,研究船舯砰击弯矩与艏部砰击合力的关联性;最后,围绕船体主要设计参数进行敏感度分析.[结果]在设计海况艏部入水时,其砰击合力出现了 2 次峰值,分别对应于底板和外飘区域的大面积触水过程;颤振弯矩主要由艏部外飘砰击引起,受力面积大,合力距离船舯远,导致砰击弯矩达到了波浪弯矩的同等幅值;大外飘型舰船的砰击弯矩对波高变化最为敏感.[结论]对于大外飘型舰船的总纵强度评估应考虑砰击颤振的影响,对于中垂砰击弯矩需要直接与静水成分、低频的波浪成分叠加,而中拱砰击弯矩应考虑阻尼耗散,可先折减再叠加.

    大外飘型舰船结构强度砰击颤振响应总载荷

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    恶劣海况下船舶砰击颤振响应特性数值计算与试验研究

    张涵韬王一雯孔祥韶郑成...
    148-158页
    查看更多>>摘要：[目的]针对恶劣海况下船舶所受砰击颤振响应现象,探究船舶非线性波浪载荷与瞬态高幅值砰击载荷的耦合作用.[方法]采用计算流体动力学与有限元方法(CFD-FEM)相结合的双向流固耦合方法对S175 集装箱船进行数值仿真计算,并与试验结果及切片理论计算结果进行对比验证;采用分段变截面弹性龙骨梁模型开展船舶的砰击颤振特性模型试验,基于CFD-FEM双向流固耦合方法开展船艏砰击载荷及高频非线性砰击颤振响应特性分析,并与模型试验结果进行对比验证.[结果]结果显示,波浪砰击载荷对船艏颤振响应的影响不可忽视,6 级海况下由砰击颤振诱发的二阶高频成分分量占低频波浪弯矩的59.86%.[结论]采用基于CFD-FEM的双向流固耦合方法可准确计算船首砰击颤振响应;在高海况下船舶所受非线性波浪载荷及结构动态响应易受船首瞬态砰击载荷的影响,在船舶结构设计与安全评估中需考虑高频砰击颤振的情况.

    极端海况砰击颤振响应计算流体动力学有限元方法双向流固耦合方法

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    对接接头缺口应力集中系数不确定性分析

    甄春博田子安刘宇臣邢世柱...
    159-164页
    查看更多>>摘要：[目的]以典型对接接头为研究对象进行参数化建模,建立焊缝几何形状存在不确定性的有限元模型,来研究焊缝几何存在不确定性的对接接头焊趾处缺口应力集中系数Kt,并统计分析其分布规律.[方法]首先,对以往采用的网格尺寸和单元类型进行改进,通过有限元网格敏感性分析,研究不同类型的单元以及网格尺寸对Kt的影响;其次,沿对接接头焊缝法向提取节点应力,通过绘制应力分布图,确定焊趾处最大应力集中所在部位;然后,通过引入控制点描述对接焊缝几何形状的变化来真实反映焊缝几何形状的不确定性,结合实际测量的焊缝形状数据的分布规律,随机抽样得到大量的焊缝几何参数数据;最后,基于缺口应力法计算Kt,并对其进行统计分析,探究对接接头在焊缝几何参数存在不确定性时Kt的分布规律.[结果]结果表明,Kt的分布满足正态分布.[结论]通过探究焊趾处的应力分布,对于分析疲劳强度和提高疲劳寿命预测精度具有重要意义.

    对接接头焊缝几何形状不确定性缺口应力集中系数

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    钢制金属Ⅰ型夹芯板界面疲劳脱粘特性分析

    赵壮壮杨军刘刚韩正君...
    165-172页
    查看更多>>摘要：[目的]针对金属Ⅰ型夹芯板界面的脱粘失效破坏,开展金属夹芯板界面疲劳脱粘特性分析.[方法]基于内聚力模型理论,考虑时间历程、三维结构节点多自由度的损伤演化方程与收敛判定准则,开发适用于三维复杂结构的界面疲劳脱粘模拟程序;与焊接接头脱粘实验结果进行对比,验证所开发程序的准确性,并进一步对钢制金属Ⅰ型夹芯板的界面疲劳脱粘行为进行数值模拟.[结果]结果显示,所开发的三维界面疲劳脱粘数值模拟程序与焊接接头脱粘实验间最大的模拟误差仅为 14.05％;Ⅰ型夹芯板承受面外载荷时,夹芯板界面处的脱粘破坏主要表现为沿焊缝方向的表面裂纹扩展,当裂纹扩展至夹芯板长度的 70％左右时,裂纹开始贯穿腹板形成贯穿裂纹.[结论]所开发的三维复杂结构界面疲劳脱粘程序可以实现对金属夹芯板界面疲劳脱粘寿命的有效评估,对实际工程应用具有一定的指导意义.

    金属Ⅰ型夹芯板界面脱粘内聚力模型焊接缺陷三维复杂结构

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