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基于断裂力学的破冰船结构疲劳损伤评估方法

中国造船 2023年第3期64卷 56-67页

作者：赵伟栋冯国庆陈占阳张岩桂洪斌哈尔滨工业大学(威海) 威海264209 哈尔滨工程大学哈尔滨150001

在极地恶劣的低温环境及冰载荷冲击下,破冰船结构的表面裂纹呈现出不同于常规水面船舶的疲劳裂纹扩展特性。以“雪龙2”号破冰船首部结构为例,基于断裂力学方法开展破冰船结构节点处的疲劳裂纹扩展研究。首先基于焊接节点处应力强度因... 详细信息

在极地恶劣的低温环境及冰载荷冲击下,破冰船结构的表面裂纹呈现出不同于常规水面船舶的疲劳裂纹扩展特性。以“雪龙2”号破冰船首部结构为例,基于断裂力学方法开展破冰船结构节点处的疲劳裂纹扩展研究。首先基于焊接节点处应力强度因子的理论解,对表面裂纹扩展方法进行验证;然后通过整体-局部耦合分析方法提取典型疲劳节点处的结构子模型。基于低温下材料的Paris参数和结构裂纹扩展模拟方法进行裂纹扩展分析。还讨论了初始裂纹尺寸和低温下材料的Paris参数对结构裂纹扩展的影响。结果表明,破冰船典型结构节点处的裂纹扩展对初始裂纹尺寸和温度较为敏感。

关键词：断裂力学破冰船低温应力强度因子裂纹扩展疲劳损伤

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破冰船在层冰中运动的数值模拟方法

工程力学 2019年第1期36卷 227-237页

作者：高良田王键伟王庆贾宾王永魁石莉哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001

为研究破冰船在层冰中运动的特点与海冰的破坏方式,该文建立了包含冰载荷、敞水阻力、螺旋桨推力与舵力的六自由度动力学方程。考虑海冰的弹性弯曲对破冰力的影响,引入海冰的二次断裂与动态弯曲破坏准则,提出了更加精确、完善的船-冰动... 详细信息

为研究破冰船在层冰中运动的特点与海冰的破坏方式,该文建立了包含冰载荷、敞水阻力、螺旋桨推力与舵力的六自由度动力学方程。考虑海冰的弹性弯曲对破冰力的影响,引入海冰的二次断裂与动态弯曲破坏准则,提出了更加精确、完善的船-冰动态接触模型。在此基础上,对瑞典破冰船Tor Viking II在层冰中的直航与回转运动进行了数值模拟,并与全尺寸试验数据对比,验证了数值模拟结果的合理性。结果表明:模拟运动轨迹与真实运动轨迹相符,最大回转直径的相对误差仅为3.32%,因此本文建立的数值模拟方法能够真实地模拟破冰船在层冰中的运动。

关键词：破冰船破冰运动数值模拟冰载荷海冰断裂

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破冰船结构冰致疲劳计算方法

舰船科学技术 2021年第12期43卷 25-31页

作者：刘文超李哲崔高伟冯国庆哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 北京强度环境研究所北京100076

针对破冰船冰致疲劳强度的问题,提出一种基于长时历计算的船冰碰撞模拟方法,通过船冰碰撞有限元模拟筛选出疲劳热点,运用雨流计数法对各个疲劳热点的应力时历曲线进行统计,得出应力循环下的均值和范围,进行平均应力修正,结合Miner线性... 详细信息

针对破冰船冰致疲劳强度的问题,提出一种基于长时历计算的船冰碰撞模拟方法,通过船冰碰撞有限元模拟筛选出疲劳热点,运用雨流计数法对各个疲劳热点的应力时历曲线进行统计,得出应力循环下的均值和范围,进行平均应力修正,结合Miner线性累积损伤理论给出在设计寿命周期内的总损伤。结果表明:采用周期性介质分析方法计算到600s时破冰船应力时历统计特性已经稳定,且满足Weibull分布;船冰碰撞所造成的高应力结构多发生在船体外板区域,进行破冰船疲劳强度校核时应该多着重考虑船体结构与海冰发生碰撞的外板区域。

关键词：破冰船冰致疲劳周期性介质分析方法累积损伤

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重型破冰船适用结构规范对比分析

船海工程 2024年第3期53卷 43-49页

作者：林一陈励志中国核能电力股份有限公司北京100045

围绕现行的FSICR、RMRS和IACS三大冰区航行船舶规范,对船级符号、船体分区、总纵强度、低温材料等要求展开讨论。以重型破冰船为对象,对结构设计中的冰载荷计算,以及冰级、排水量、骨架形式、肋骨间距等设计参数的影响进行比较分析,为... 详细信息

围绕现行的FSICR、RMRS和IACS三大冰区航行船舶规范,对船级符号、船体分区、总纵强度、低温材料等要求展开讨论。以重型破冰船为对象,对结构设计中的冰载荷计算,以及冰级、排水量、骨架形式、肋骨间距等设计参数的影响进行比较分析,为此类船型的结构设计提供技术参考。

关键词：破冰船规范研究冰级冰载荷

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破冰船冲撞式破冰模拟及结构损伤分析

船舶工程 2020年第4期42卷 26-31,136页

作者：董一洋刘俊吴刚王燕舞上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240 中国船舶及海洋工程设计研究:院上海200011

提出一种适用于船冰碰撞的海冰材料模型。基于该材料模型,通过非线性有限元模拟冰台撞击刚性墙,验证该模型的正确性,并成功将其运用于某PC3冰级破冰船冲撞式破冰过程数值模拟中。研究破冰船冲撞不同厚度层冰的动响应结果,总结船冰相互... 详细信息

提出一种适用于船冰碰撞的海冰材料模型。基于该材料模型,通过非线性有限元模拟冰台撞击刚性墙,验证该模型的正确性,并成功将其运用于某PC3冰级破冰船冲撞式破冰过程数值模拟中。研究破冰船冲撞不同厚度层冰的动响应结果,总结船冰相互作用过程中碰撞力和能量的变化、船体结构损伤特性和破冰能力,研究成果可为破冰船结构设计提供参考。

关键词：破冰船船冰碰撞冲撞式破冰海冰材料动响应

中国极地破冰船总体与结构设计技术现状与展望

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中国造船 2020年第1期61卷 194-203页

作者：吴刚王燕舞张东江上海交通大学上海200030 中国船舶工业集团公司第708研究所上海200011

本文基于近年来国内预研、设计或改造、建造的多型极地破冰船,提取总体和结构设计关键技术,简要介绍了适用于我国国情的不同等级极地破冰船的总体船型、推进系统、防寒系统设计及结构冰载荷模拟、冰带构件优化设计等方面研究内容。对我... 详细信息

本文基于近年来国内预研、设计或改造、建造的多型极地破冰船,提取总体和结构设计关键技术,简要介绍了适用于我国国情的不同等级极地破冰船的总体船型、推进系统、防寒系统设计及结构冰载荷模拟、冰带构件优化设计等方面研究内容。对我国此类船型研发的特点和难点作扼要说明,着重介绍了国内相关设计关键技术的研究现状及实船应用情况;探讨了此类船型国内后续研发方向,并对相应关键技术的研究方向作展望。

关键词：极地破冰船重型破冰船船型设计冰载荷冰区结构

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国外极地破冰船吊舱推进系统发展研究

舰船科学技术 2023年第23期45卷 217-221页

作者：朱殿勇周文文陈鹏哈尔滨工程大学黑龙江哈尔滨150001 中国船舶集团有限公司第七一四研究所北京100101

不断上升的全球气温导致两级冰层加速消融,南北两级的战略价值也日益凸显。推进系统作为极地破冰船核心装备之一,对于提升破冰船的破冰性能和航行能力至关重要。本文介绍影响破冰船航行的极地环境条件,分析不同国家破冰船的分类及特征,... 详细信息

不断上升的全球气温导致两级冰层加速消融,南北两级的战略价值也日益凸显。推进系统作为极地破冰船核心装备之一,对于提升破冰船的破冰性能和航行能力至关重要。本文介绍影响破冰船航行的极地环境条件,分析不同国家破冰船的分类及特征,总结破冰船吊舱推进系统的发展及特点,展望吊舱推进系统在破冰船领域的应用前景,为我国新型破冰船推进方案的选取提供思路和参考。

关键词：极地破冰船吊舱推进系统

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黄河轻型破冰船开河期破冰试验

人民黄河 2022年第5期44卷 71-74页

作者：谢志刚邓宇王吉诰郑兴苏磊黄河水利委员会黄河水利科学研究院河南郑州450003 水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心河南郑州450003 包头市平安航运有限责任公司内蒙古包头014000 哈尔滨工程大学黑龙江哈尔滨150006

黄河开河期极易在桥梁、浮桥和建筑物附近形成堆冰,进而形成局部冰坝险情。由于传统的爆破破冰手段存在安全隐患,因此提出了一种轻型破冰船主动干预破冰方式。该轻型破冰船与黄河河道及冰凌特点相适应,破冰船长27.7 m,型宽7.0 m,设计吃... 详细信息

黄河开河期极易在桥梁、浮桥和建筑物附近形成堆冰,进而形成局部冰坝险情。由于传统的爆破破冰手段存在安全隐患,因此提出了一种轻型破冰船主动干预破冰方式。该轻型破冰船与黄河河道及冰凌特点相适应,破冰船长27.7 m,型宽7.0 m,设计吃水深度为1.3 m,主机功率772 kW。通过在黄河开河期实施连续式破冰、冲撞式破冰、辅助式破冰和碎冰区航行等4项破冰作业试验,验证了该破冰船破冰作业的安全性、有效性和能动性。破冰船最大破冰冰厚超过50 cm, 2 h内可疏通1 km河道航道,破冰面积超过4万m^(2)。研究成果为消除黄河凌汛期局部冰坝隐患提供了新的手段,同时也为水上抢险作业提供了参考。

关键词：破冰船破冰试验黄河

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破冰船

集邮博览 2013年第2期 72-75页

作者：单留江苏

地球表面三分陆地七分海洋，因此借助水上运输交流人员和货物是不可避免的。同陆上运输和空中运输相比，水上运输具有投资省、运量大和成本低的优点。但是在地球的高纬度地区，冬季水面结冰，影响水上运输，这就造就了对破冰船的需求。

关键词：破冰船水上运输地球表面高纬度地区空中运输陆上运输运量