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盐水柱状模型冰弯曲强度试验分析

船舶力学 2021年第3期25卷 336-341页

作者：刚旭皓田于逵季少鹏国威寇莹中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

冰区航行船在平整冰层中破冰航行时,弯曲破坏是主要的破坏形式,因而弯曲强度的研究具有重要的工程意义。本文依托室内冰水池的试验条件,结合原位悬臂梁方法对盐水柱状模型冰的弯曲强度进行了一系列试验研究,测量了模型冰的密度、温度、... 详细信息

冰区航行船在平整冰层中破冰航行时,弯曲破坏是主要的破坏形式,因而弯曲强度的研究具有重要的工程意义。本文依托室内冰水池的试验条件,结合原位悬臂梁方法对盐水柱状模型冰的弯曲强度进行了一系列试验研究,测量了模型冰的密度、温度、盐度等基础特性和不同试验条件下的弯曲强度,分析了加载速率对模型冰弯曲强度的影响,确定了冰样尺寸对模型冰弯曲强度的作用,讨论了回温时间、失效时间和弯曲强度之间的关系。本系列试验可为模型冰力学特性的相关研究提供参考。

关键词：盐水柱状模型冰弯曲强度模型试验冰特性

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模型冰水平圆盘中心加载弯曲强度试验研究

船舶力学 2024年第8期28卷 1200-1208页

作者：赵伟航余朝歌田于逵刚旭皓卢鹏中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 大连理工大学辽宁大连116024

由各种垂直施力引起的冰层破坏是极地探索和利用活动中重要的工程场景,而冰强度特性对于活动于此区域的平台的结构强度和安全操控的设计评估有直接影响。本文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,制作盐水柱状模型冰,开展模型冰水平圆... 详细信息

由各种垂直施力引起的冰层破坏是极地探索和利用活动中重要的工程场景,而冰强度特性对于活动于此区域的平台的结构强度和安全操控的设计评估有直接影响。本文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,制作盐水柱状模型冰,开展模型冰水平圆盘中心加载试验。试验对环向外沿均布支撑下的水平圆盘冰样中心区域垂直加载,利用测力系统记录冰样从起始承载直至弯曲破坏的力值曲线,根据受力峰值求取冰样破坏时的弯曲强度,利用影像系统捕捉冰样破坏失效细节,分析冰样承载失效过程。在此基础上,改变加载速度和冰样温度,开展系列试验测量,分析两个因素对模型冰弯曲强度的影响。本文工作为测量分析模型冰强度特性补充了一种可行手段,也为深入研究冰区结构物与冰层垂直作用机理和冰载荷形成机制建立了初步基础。

关键词：冰水池盐水柱状模型冰水平圆盘中心加载弯曲强度

冰区船首部连续破冰模式下破冰阻力模型试验研究

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中国造船 2021年第3期62卷 103-113页

作者：刚旭皓田于逵季少鹏国威寇莹余朝歌中国船舶科学研究中心无锡214082

在众多冰区航行船舶冰阻力预报的方法中,冰水池模型试验是最为准确和可靠的一种方法。论文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,设计了一条破冰船船首模型,开展了不同航速下的层冰试验和预切割冰试验,研究冰阻力与速度的相关性。通过船... 详细信息

在众多冰区航行船舶冰阻力预报的方法中,冰水池模型试验是最为准确和可靠的一种方法。论文依托中国船舶科学研究中心小型冰水池,设计了一条破冰船船首模型,开展了不同航速下的层冰试验和预切割冰试验,研究冰阻力与速度的相关性。通过船首模型总冰阻力和不同部位冰阻力的精细测量,提取冰阻力的不同成分,分析总冰阻力与各分量之间的关系。利用水下摄录像系统,观测冰层破坏过程和破坏模式,分析船首-冰相互作用与破冰阻力的形成机理。研究结果可为冰区船性能预报与船型优化提供参考。

关键词：冰区航行船舶破冰船首模型试验破冰阻力冰水池

冰区船艏部连续破冰模式下破冰阻力数值计算研究

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船舶力学 2022年第7期26卷 969-977页

作者：刚旭皓田于逵季少鹏寇莹国威余朝歌中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

随着计算机技术的发展,数值计算方法已经成为研究冰区船航行性能的有效工具。本文在依托中国船舶科学研究中心小型冰水池(CSSRC SIMB)对破冰船艏部破冰阻力及破冰模式试验研究的基础上,采用离散元基本原理,建立离散元数值计算模型Bri-D... 详细信息

随着计算机技术的发展,数值计算方法已经成为研究冰区船航行性能的有效工具。本文在依托中国船舶科学研究中心小型冰水池(CSSRC SIMB)对破冰船艏部破冰阻力及破冰模式试验研究的基础上,采用离散元基本原理,建立离散元数值计算模型Bri-DEM,对连续破冰模式下船艏模型的破冰阻力进行数值计算,分析冰层破坏模式,并利用冰水池模型试验数据和经验公式对其进行校核,最后利用该计算模型对冰厚和船艏倾角的影响进行预报。研究成果可为冰区船舶冰阻力预报、航行性能评估和船型设计优化等提供有益的技术参考。

关键词：冰区航行船舶破冰阻力数值计算离散元方法

采用圆环劈裂试验测定盐水柱状模型冰抗拉强度

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船舶力学 2023年第3期27卷 437-445页

作者：余朝歌田于逵刚旭皓季少鹏国威寇莹中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件。鉴于抗拉强度的完整圆盘劈裂试验中部分圆盘裂纹明显偏离加载直径,且试样加载端易较早产生剪切裂纹,为此本文采用圆环劈裂试验开展盐水柱状模型... 详细信息

抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件。鉴于抗拉强度的完整圆盘劈裂试验中部分圆盘裂纹明显偏离加载直径,且试样加载端易较早产生剪切裂纹,为此本文采用圆环劈裂试验开展盐水柱状模型冰抗拉强度测定研究。首先基于离散单元法开展圆环劈裂数值试验,分析圆环试样的断裂过程以及圆环试样的峰值载荷与孔径比的关系,发现采用Hobbs公式计算材料抗拉强度存在适用范围的限制。随后在中国船舶科学研究中心小型冰水池开展盐水柱状模型冰的圆环劈裂物理试验,以验证数值模拟得到的结论,并测定盐水柱状模型冰的抗拉强度。研究表明,圆环劈裂试验也是一种测量盐水柱状模型冰材料抗拉强度的有效方法。

关键词：抗拉强度盐水柱状模型冰圆环试样劈裂试验数值模拟孔径比

基于巴西圆盘劈裂试验的模型海冰抗拉强度研究

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船舶力学 2020年第9期24卷 1158-1166页

作者：余朝歌田于逵刚旭皓季少鹏国威寇莹中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件之一。鉴于直接拉伸试验的困难性,本文采用巴西圆盘劈裂试验间接测量中国船舶科学研究中心小型冰水池中模型海冰的抗拉强度,进而研究加载速率以及... 详细信息

抗拉强度是海冰最基本的力学参数之一,也是极地船舶和海工结构冰载荷研究的基本输入条件之一。鉴于直接拉伸试验的困难性,本文采用巴西圆盘劈裂试验间接测量中国船舶科学研究中心小型冰水池中模型海冰的抗拉强度,进而研究加载速率以及回温对模型海冰劈裂抗拉强度的影响。研究发现模型海冰的劈裂抗拉强度与加载速率无明显的相关性,但其对回温较为敏感。另外,基于物理试验开展相应的数值研究,利用颗粒流程序得到了与模型海冰宏观力学特性一致的离散元模型。采用该模型进行了单轴拉伸数值试验,验证了室内巴西圆盘劈裂试验得到的模型海冰抗拉强度。

关键词：抗拉强度巴西圆盘劈裂加载速率回温颗粒流程序

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基于原位悬臂梁试验的模型冰弹性模量研究

船舶力学 2021年第8期25卷 1066-1072页

作者：余朝歌田于逵季少鹏国威寇莹刚旭皓中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

弹性模量作为模型冰的基本力学特性之一,在模型试验过程中影响冰层与结构的相互作用过程。另外,弹性模量与抗弯强度的比值是评估模型冰质量的重要指标。本文基于中国船舶科学研究中心的小型冰水池采用的原位悬臂梁试验对模型冰的弹性模... 详细信息

弹性模量作为模型冰的基本力学特性之一,在模型试验过程中影响冰层与结构的相互作用过程。另外,弹性模量与抗弯强度的比值是评估模型冰质量的重要指标。本文基于中国船舶科学研究中心的小型冰水池采用的原位悬臂梁试验对模型冰的弹性模量进行试验研究。试验时对冰梁外端部加载,利用接触式位移传感器记录冰梁五个不同位置的动态挠度,然后通过最小二乘法拟合冰梁的挠曲线以求得模型冰的弹性模量,拟合的同时考虑冰梁所受的浮力影响,进而对加载力进行修正。基于上述方法,研究加载速度和回温时间对模型冰弹性模量的影响,同时基于试验结果对弹性模量和弯曲强度之间的关系以及它们的比值进行了探讨。

关键词：弹性模量弯曲强度原位悬臂梁试验挠曲线最小二乘法

中国船舶科学研究中心小型冰水池柱状盐水模型冰单轴压缩强度分析

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船舶力学 2020年第12期24卷 1647-1656页

作者：田于逵季少鹏寇莹国威陈支银刚旭皓中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

新建的中国船舶科学研究中心小型冰水池采用淡盐水溶液制成了柱状模型冰。为了评估该模型冰的物理力学性能,进行了一系列试验测量。其中,利用取自冰层的大量样本对模型冰单轴压缩强度特性进行了检测分析,观察了模型冰的破坏模式和断裂行... 详细信息

新建的中国船舶科学研究中心小型冰水池采用淡盐水溶液制成了柱状模型冰。为了评估该模型冰的物理力学性能,进行了一系列试验测量。其中,利用取自冰层的大量样本对模型冰单轴压缩强度特性进行了检测分析,观察了模型冰的破坏模式和断裂行为,研究了压缩强度对应变率的依赖性。在对试验结果进行综合分析和评价的基础上,提出了进一步改进模型冰单轴压缩强度研究的方向。

关键词：冰水池柱状盐冰单轴压缩强度加载速率失效模式

基于SPH-FEM耦合方法的回转体高速入水数值研究

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舰船科学技术 2022年第17期44卷 6-11页

作者：高英杰刚旭皓中国船级社青岛分社山东青岛266071 中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

结构高速入水涉及非定常、可压缩、湍流以及多介质耦合作用等过程,具有强非线性的特点,长期以来一直是研究的难点问题。本文以平头锥回转体为研究对象,针对入水撞击和开空泡阶段的流固耦合问题,采用光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元方法... 详细信息

结构高速入水涉及非定常、可压缩、湍流以及多介质耦合作用等过程,具有强非线性的特点,长期以来一直是研究的难点问题。本文以平头锥回转体为研究对象,针对入水撞击和开空泡阶段的流固耦合问题,采用光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元方法 (FEM)耦合方法建立回转体入高速入水流固耦合计算模型,进行100 m/s初速度条件下回转体垂直入水数值计算并对方法的有效性进行验证。结果表明,该方法可以有效解决入水冲击流固耦合数值仿真中由于液体介质不连续变形导致的计算适应性问题,可以有效捕捉入水过程中液面变形和飞溅情况,计算得到回转体高速入水过程中的运动特性、压力峰值、结构动态响应以及空泡形态情况,分析不同入水速度对入水过程的影响,研究结果可为结构物高速入水设计提供技术支撑。

关键词：高速入水流固耦合 FME-SPH耦合算法冲击载荷