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移动重块式船舶减摇系统研究

船舶力学 2021年第3期25卷 321-327页

作者：杨荣武许劲松周泉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

船舶在风浪中会产生横摇,有效控制横摇可以提高船舶航行的安全性和经济性。移动重块式减摇系统具有机理简单、控制灵活的特征,对于不同的海况和工况具有很强的适用性,但对控制方案的安全性和最优性有较高要求。本文选择模型预测控制方法... 详细信息

船舶在风浪中会产生横摇,有效控制横摇可以提高船舶航行的安全性和经济性。移动重块式减摇系统具有机理简单、控制灵活的特征,对于不同的海况和工况具有很强的适用性,但对控制方案的安全性和最优性有较高要求。本文选择模型预测控制方法MPC构建控制器,成功实现了满足约束条件的最优化控制。案例船模的水池减摇试验充分验证了MPC控制器的有效性和优越性,对移动重块减摇系统的工业应用具有重要借鉴意义。

关键词：减摇系统移动重块模型预测控制方法减摇试验

基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法

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上海交通大学学报 2019年第2期53卷 153-160页

作者：余宏淦黄小平张永矿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

以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的... 详细信息

以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的带裂纹角隅模型二次分析的边界条件,求解应力强度因子并采用最大周向应力准则(MCSC)得到角隅在不同工况下的裂纹扩展路径,在大量计算的基础上回归出相应的角隅裂纹应力强度因子经验公式.最后依据ABS船级社推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,采用单一曲线模型和所获得角隅裂纹应力强度因子经验公式预报角隅疲劳寿命,为角隅疲劳寿命的校核提供参考.

关键词：舱口角隅裂纹扩展路径谱分析断裂力学疲劳寿命

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可变低温环境锂电池组内部短路故障诊断

浙江大学学报（工学版） 2020年第7期54卷 1433-1439页

作者：吴佳铭陈自强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

针对可变低温环境下锂离子电池组易发生的内部短路故障问题,提出基于模型的电池组参数估计和故障诊断方法.通过特性实验,建立三元锂电池容量与温度的关系.根据标准-偏差模型,采用无迹卡尔曼滤波实时估计标准电池状态和参数,结合双卡尔... 详细信息

针对可变低温环境下锂离子电池组易发生的内部短路故障问题,提出基于模型的电池组参数估计和故障诊断方法.通过特性实验,建立三元锂电池容量与温度的关系.根据标准-偏差模型,采用无迹卡尔曼滤波实时估计标准电池状态和参数,结合双卡尔曼滤波得到电池组状态和参数的实时估计结果,根据电池容量衰减定量诊断内部短路故障.在5~25℃时变温度下,结合实际工况进行电池组充放电实验,通过并联电阻法模拟内部短路故障,得到电池组状态和内部短路电阻估计值和真实值的对比.实验结果表明,利用提出的方法能够快速、精确地跟踪电池组状态,准确地诊断电池内部短路故障.

关键词：低温锂电池组标准-偏差模型电池组容量内部短路

集装箱船纵骨端部焊趾处表面裂纹应力强度因子计算

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中国造船 2016年第2期57卷 67-77页

作者：孔小兵黄小平罗盼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

纵骨端部是集装箱船疲劳强度校核的关键节点。采用有限元软件ANSYS模拟纵骨端部焊趾处的表面裂纹,提出了考虑裂纹深度与板厚比a/B、裂纹的形状比a/c、裂纹长度与扶强材两侧焊缝焊趾间的长度比2c/L及扶强材宽度d影响的纵骨端部焊趾处表... 详细信息

纵骨端部是集装箱船疲劳强度校核的关键节点。采用有限元软件ANSYS模拟纵骨端部焊趾处的表面裂纹,提出了考虑裂纹深度与板厚比a/B、裂纹的形状比a/c、裂纹长度与扶强材两侧焊缝焊趾间的长度比2c/L及扶强材宽度d影响的纵骨端部焊趾处表面裂纹应力强度因子计算的基本经验公式。各种纵骨端部节点形式多样,对所有节点形式进行归类,分析各类节点形式的特点及其对应力强度因子的影响。各类节点焊趾处表面裂纹的应力强度因子可通过在基本经验公式上增加相应的修正项得到,可以为集装箱船纵骨端部的疲劳强度校核提供参考。

关键词：纵骨端部表面裂纹应力强度因子集装箱船

基于成分均匀化的层状铸造方法的实验与模拟研究

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金属学报 2018年第1期54卷 118-128页

作者：李军王军格任凤丽葛鸿浩胡侨丹夏明许李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海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

提出了一种可降低铸锭宏观偏析的铸造工艺:层状铸造(layer casting,LC)。将铸锭分为数个甚至数十个浇包逐次间隔浇注,使每包次浇入的金属液依次、逐层凝固,从而达到降低铸锭中宏观偏析的目的。采用实验与数值模拟相结合的手段验证该工... 详细信息

提出了一种可降低铸锭宏观偏析的铸造工艺:层状铸造(layer casting,LC)。将铸锭分为数个甚至数十个浇包逐次间隔浇注,使每包次浇入的金属液依次、逐层凝固,从而达到降低铸锭中宏观偏析的目的。采用实验与数值模拟相结合的手段验证该工艺的可行性和适用性。分别采用传统铸造工艺和层状铸造工艺制备Al-4.0%Cu(质量分数)小铸锭,采用直读光谱仪测量铸锭中心截面处Cu含量并绘制出对应的宏观偏析图。实验结果表明:采用传统铸造工艺制备的铸锭出现明显的宏观偏析,包括铸锭底部严重的负偏析和顶部正偏析;而采用层状铸造工艺制备的铸锭没有出现大范围严重的宏观偏析,铸锭中心线上最小负偏析和最大正偏析分别降低了24.6%和77.2%,说明层状铸造工艺可一定程度改善铸锭宏观偏析。同时,采用柱状晶-等轴晶混合三相凝固模型对100和13 t钢锭的传统铸造工艺以及层状铸造工艺的宏观偏析的形成进行数值模拟预测。模拟结果表明:采用层状铸造工艺可有效改善大型钢锭中的宏观偏析,并且随着钢锭尺寸的增大,该工艺对宏观偏析的改善效果愈加明显。并对层状铸造工艺抑制宏观偏析的作用机理进行了分析。

关键词：大型铸锭层状铸造宏观偏析数值模拟

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大型铸锭均质化问题及其新解

金属学报 2018年第5期54卷 773-788页

作者：李军夏明许胡侨丹李建国上海交通大学材料科学与工程学院上海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

铸锭存在严重非均质问题,直接影响最终产品的性能和材料利用率,并制约后续热加工方法和工艺窗口选择。提高铸锭的均质化水平对节能降耗、提高材料利用率、保障构件服役性能和重大装备建设具有重要意义。本文介绍了大型铸锭非均质化因素... 详细信息

铸锭存在严重非均质问题,直接影响最终产品的性能和材料利用率,并制约后续热加工方法和工艺窗口选择。提高铸锭的均质化水平对节能降耗、提高材料利用率、保障构件服役性能和重大装备建设具有重要意义。本文介绍了大型铸锭非均质化因素如成分偏析、夹杂、缩孔/疏松和晶粒不均匀问题及其在后续热加工中的演变,提出了铸锭均质化窗口的概念;介绍分析了大型铸锭凝固过程宏观偏析数值计算和模拟研究的新进展以及提高铸锭均质化水平的新方法;针对冷却速率不均、不可控多相流动和非平衡溶质分凝3个造成铸锭非均质的根本原因,提出了可以根据目标均质化窗口进行铸造过程预设计的层状铸造(layer casting)新方法,建立了层状单元分配和变成分浇注成分控制模型。数值计算模拟和实验验证表明,层状铸造在降低多相流速、均化冷却速率、改变溶质分凝方面效果显著,提高了铸锭的均质化水平,并可大幅度降低设备投资、节能降耗,有望应用于高品质大型铸锭制造。

关键词：大型铸锭宏观偏析数值模拟铸造缺陷层状铸造

舰船低频水下辐射噪声的声固耦合数值计算方法

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振动与冲击 2018年第3期37卷 174-179页

作者：李清杨德庆郁扬上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

针对舰船低频域水下辐射噪声计算问题,指出采用严格遵循声固耦合动力学方程的耦合声学有限元与远场自动匹配层(FEM/AML)方法以及耦合声学间接边界元(IBEM)方法是计算精度较高的策略。以某小水线面双体船(SWATH)为研究对象,使用声功率作... 详细信息

针对舰船低频域水下辐射噪声计算问题,指出采用严格遵循声固耦合动力学方程的耦合声学有限元与远场自动匹配层(FEM/AML)方法以及耦合声学间接边界元(IBEM)方法是计算精度较高的策略。以某小水线面双体船(SWATH)为研究对象,使用声功率作为评价指标,探讨了声场区域特征尺度选取对计算精度的影响,比较了上述两种方法与常规基于流固耦合的两种方法在计算特性方面的差异。研究表明,声固耦合模式较流固耦合模式声学响应计算结果偏小,对于SWATH船的合成总声功率级两者偏差达到1dB^3dB,前者计算结果更为精确,基于声固耦合模式的耦合声学IBEM方法是舰船水下辐射噪声预报的首选算法。

关键词： #舰船振动噪声声固耦合流固耦合水下辐射噪声

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船舶碰撞事故数值模拟与评估通用流程

中国造船 2016年第2期57卷 120-128页

作者：张相闻杨德庆胡志强上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

针对船舶碰撞事故鉴定问题,提出了事故数值模拟与评估通用流程,即船舶碰撞过程与损伤的数值模拟,船舶碰撞导致的船体振动的数值模拟,船舶碰撞导致的噪声数值模拟以及依据国际标准与行业标准综合评估。通过某一起的船舶碰撞事故真实案例... 详细信息

针对船舶碰撞事故鉴定问题,提出了事故数值模拟与评估通用流程,即船舶碰撞过程与损伤的数值模拟,船舶碰撞导致的船体振动的数值模拟,船舶碰撞导致的噪声数值模拟以及依据国际标准与行业标准综合评估。通过某一起的船舶碰撞事故真实案例,采用结构动力学有限元数值仿真技术以及声学数值仿真技术,对碰撞导致的损伤、船体振动以及产生的声响进行了数值仿真计算。

关键词：船舶碰撞评估流程数值模拟振动噪声

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基于弱非线性假定的船舶波浪增阻数值计算

上海交通大学学报 2017年第3期51卷 277-282页

作者：陈思马宁顾解忡上海交通大学船舶与海洋建筑工程学院高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了Froude-Krylov力与静水压力的非线... 详细信息

基于船舶在波浪中运动的势流理论的弱非线性假定,对于船舶在迎浪下的波浪增阻进行了数值计算.数值计算将Maruo波浪增阻理论与非线性船舶运动理论相结合.非线性的船舶运动响应采用时域切片法计算,考虑了Froude-Krylov力与静水压力的非线性影响,辐射力与绕射力则保持线性.在船舶运动结果的基础上应用Maruo公式计算波浪增阻.S175集装箱船的计算结果验证了所采用方法的准确性,同时表明所采用方法能够有效考虑波陡对于波浪增阻的影响.在此基础上进一步探究了航速对波浪增阻的非线性特性的影响.

关键词：船舶波浪增阻非线性波陡数值计算