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外部拘束控制板架结构焊接失稳变形的研究

机械工程学报 2025年 142-152页

作者：周晓丽杜仕忠王江超赵宏权吴磊华中科技大学船舶与海洋工程学院上海振华重工启东海洋工程股份有限公司高新船舶与深海开发装备协同创新中心江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院华中科技大学机械科学与工程学院

外部拘束作为一种灵活方便的控制结构焊接变形的方法，在工程实践中得到了广泛应用。以5 mm厚高强钢板架结构为主要研究对象，首先针对典型的T型接头及其板架结构进行焊接试验，获得焊接面外变形，再现了焊接屈曲变形现象；随后使用热-... 详细信息

外部拘束作为一种灵活方便的控制结构焊接变形的方法，在工程实践中得到了广泛应用。以5 mm厚高强钢板架结构为主要研究对象，首先针对典型的T型接头及其板架结构进行焊接试验，获得焊接面外变形，再现了焊接屈曲变形现象；随后使用热-弹-塑性有限元方法对T型接头及板架结构进行模拟验证，分析了板架结构焊接屈曲变形产生的力学机理；研究压条拘束距离对T型接头焊接失稳变形，以及压条拘束分布形式、拘束距离等对板架结构焊接失稳变形的影响规律，并基于固有变形理论阐明外部拘束控制其焊接失稳变形的力学机理。结果表明，外部拘束的存在能有效控制T型接头、板架结构的焊接失稳变形；在力学机理上，外部拘束能够显著地降低焊接固有变形，进而减小薄板焊接结构的面外变形，提高建造精度。相关研究可为薄板焊接失稳变形控制提供理论依据，且优化外部拘束的施加方案。

关键词：薄壁板架结构热-弹-塑性有限元分析外部拘束焊接固有变形

基于离散点涡的双自由度涡激振动尾流振子模型研究

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工程力学 2012年第9期29卷 294-299,358页

作者：秦伟康庄宋儒鑫哈尔滨工程大学深海工程技术研究中心船舶工程学院哈尔滨150001

建立了一种新的预报双自由度圆柱涡激振动响应的尾流振子模型,提出了以近壁点涡强度为变量描述尾流振子方程。通过势流理论推导出了结构所受流体流向和横向水动力与点涡强度的量化关系,从而得到了结构振子和流体振子的耦合方程组。使用... 详细信息

建立了一种新的预报双自由度圆柱涡激振动响应的尾流振子模型,提出了以近壁点涡强度为变量描述尾流振子方程。通过势流理论推导出了结构所受流体流向和横向水动力与点涡强度的量化关系,从而得到了结构振子和流体振子的耦合方程组。使用该模型对圆柱的双自由度涡激振动问题进行了数值计算,得到了结构流向和横向的响应振幅及频率的变化规律。通过与实验结果进行对比,表明模型预测的涡激共振区、锁定频率和"8"字形运动轨迹等结果与实验观测结果基本一致。

关键词：涡激振动尾流振子模型双自由度流固耦合离散点涡方法

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悬链线和大变形梁理论的J型铺设研究

哈尔滨工程大学学报 2015年第9期36卷 1170-1176页

作者：康庄张立张翔哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

为获得J型铺设解析方法,研究了深水钢悬链立管的J型铺设作业过程中的静力分析,引入一种称为分段力学模型的优化模型。首先基于悬链线理论建立悬链线模型进行求解,然后在悬链线模型的基础上对立管进行分段计算,变形大的区域使用大变形梁... 详细信息

为获得J型铺设解析方法,研究了深水钢悬链立管的J型铺设作业过程中的静力分析,引入一种称为分段力学模型的优化模型。首先基于悬链线理论建立悬链线模型进行求解,然后在悬链线模型的基础上对立管进行分段计算,变形大的区域使用大变形梁理论,依据奇异摄动法渐近展开二阶非线性微分控制方程,其余区域使用悬链线理论重新求解,最后合成两部分结果为整体解。与悬链线理论和大变形梁理论对比分析之后发现,分段力学模型对边界条件满足较好,计算结果与高精度的大变形梁理论结果相当。同时,使用分段力学模型来分析了湿重以及刚度的参数敏感性影响。

关键词：钢悬链立管 J型铺设悬链线大变形梁摄动法分段力学模型

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深水钢悬链立管的双向涡致疲劳损伤时域模型

哈尔滨工程大学学报 2013年第1期34卷 26-33页

作者：秦伟康庄宋儒鑫孙丽萍哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

针对深水钢悬链立管(SCR)的双向涡激振动的疲劳损伤问题,采用点涡强度计算流体对结构的横向和顺流向脉动水作用力,进而推导出一种新的尾流振子模型来预报立管结构的双向涡激振动响应.使用该模型对深水钢悬链立管的双自由度涡激振动问题... 详细信息

针对深水钢悬链立管(SCR)的双向涡激振动的疲劳损伤问题,采用点涡强度计算流体对结构的横向和顺流向脉动水作用力,进而推导出一种新的尾流振子模型来预报立管结构的双向涡激振动响应.使用该模型对深水钢悬链立管的双自由度涡激振动问题进行数值计算.结果表明,在均匀流作用下,立管横向和流向振动呈现稳定的驻波振动形态;在剪切流作用下,立管各节点的运动轨迹可能不会得到稳定的"8"字形,沿管方向的驻波振动形态被打破,形成贯穿结构整体、同时各处振幅趋于均匀的行波振动状态.相比仅考虑横向疲劳而言,双向涡致疲劳分析更能全面评估结构的疲劳损伤情况,尤其在深水钢悬链立管的结构分析中,顺流向疲劳问题应给予充分的关注.

关键词：钢悬链立管双自由度涡激振动流固耦合离散点涡方法疲劳损伤时域模型

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三体船在斜浪规则波中运动响应预报方法研究

水动力学研究与进展（A辑） 2012年第2期27卷 224-230页

作者：马山段文洋王冰王瑞锋哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心哈尔滨150001

对于三体船在波浪中的水动力预报,航速效应和主体与片体间水动力干扰效应是水动力载荷合理预报的关键之处,需合理考虑。二维半势流理论可较为准确反映上述效应,已在三体船顶浪中垂向运动响应理论预报上获得了较为满意的结果。在此基础上... 详细信息

对于三体船在波浪中的水动力预报,航速效应和主体与片体间水动力干扰效应是水动力载荷合理预报的关键之处,需合理考虑。二维半势流理论可较为准确反映上述效应,已在三体船顶浪中垂向运动响应理论预报上获得了较为满意的结果。在此基础上,该文探讨了该方法在三体船斜浪中运动特别是横摇预报上的应用。为较准确获得三体船横摇运动时粘性阻尼贡献,采用三体船模静水中自由横摇衰减试验获得了自由横摇运动衰减曲线,并经能量法处理获得了船舶横摇阻尼系数。然后,结合二维半理论,获得了三体船运动数值解。数值解与斜浪规则波中运动响应模型试验结果符合较好,反映本文所采用的数值方法可较好地预测三体船斜浪中水动力载荷和运动,可用于三体船在波浪中耐波性评估。

关键词：三体船耐波性预报二维半势流理论横摇阻尼能量法

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竖轴水轮机瞬态启动性能分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2017年第4期45卷 51-56页

作者：孙科李岩赵金辉张亮哈尔滨工程大学船舶工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学深海工程技术研究中心黑龙江哈尔滨150001

竖轴水轮机在瞬态启动过程中旋转角速度随时间不断变化,为了解决常规的定转速数值方法不能模拟上述过程的问题,利用开源软件OpenFOAM中SixDoFRigidBodyMotion模块的耦合算法实现了竖轴水轮机的瞬态启动过程.通过CFD(计算流体力学)方法... 详细信息

竖轴水轮机在瞬态启动过程中旋转角速度随时间不断变化,为了解决常规的定转速数值方法不能模拟上述过程的问题,利用开源软件OpenFOAM中SixDoFRigidBodyMotion模块的耦合算法实现了竖轴水轮机的瞬态启动过程.通过CFD(计算流体力学)方法着重分析水轮机转动惯量和阻尼值对启动过程的影响,发现两叶片竖轴水轮机的最佳启动位置角约为110°.通过对比须设置阻尼值的耦合模拟方法和定转速模拟方法,发现两者均可得出水轮机功率系数随转速变化的规律,而前者更接近水轮机的真实运转工况.

关键词：竖轴水轮机潮流能启动性能启动位置瞬态模拟

ITTC-SR192半潜平台运动响应模型试验研究

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大连海事大学学报 2014年第3期40卷 58-63页

作者：孙丽萍蔡树龙康庄马刚哈尔滨工程大学深海工程技术研究中心船舶工程学院哈尔滨150001

以第20届国际拖曳水池会议ITTC推荐的计算互比模型为例,开展缩尺比为1∶70的半潜式海洋平台在不同浪向角下运动响应的试验,研究海洋平台运动的试验方法,探索模型试验测量技术,校核和检验深水海洋工程测量系统的有效性.结果表明:试验结... 详细信息

以第20届国际拖曳水池会议ITTC推荐的计算互比模型为例,开展缩尺比为1∶70的半潜式海洋平台在不同浪向角下运动响应的试验,研究海洋平台运动的试验方法,探索模型试验测量技术,校核和检验深水海洋工程测量系统的有效性.结果表明:试验结果与数值模拟结果以及ITTC所公布的数据基本吻合.

关键词：半潜式平台运动响应模型试验国际船模拖曳水池会议(ITTC) 数据对比

基于新版共同结构规范的船体梁极限强度计算方法

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大连海事大学学报 2010年第3期36卷 11-16页

作者：秦洪德王玲丽哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心哈尔滨150001

2008修订版共同结构规范对船体梁极限强度计算时各种失效模式下的载荷端缩曲线进行了修改,并对单元划分原则及一些特殊部位处理进行了补充规定.新规范必将对同种模型下求得的船体梁极限承载能力产生影响.通过对比2008修订版与2006版共... 详细信息

2008修订版共同结构规范对船体梁极限强度计算时各种失效模式下的载荷端缩曲线进行了修改,并对单元划分原则及一些特殊部位处理进行了补充规定.新规范必将对同种模型下求得的船体梁极限承载能力产生影响.通过对比2008修订版与2006版共同结构规范,总结了新规范在极限强度部分的变化,并在新规范基础上用PCL语言在***平台上开发一套用于船体梁极限强度计算与评估的可视化计算软件.通过两个规范下的模型计算分析发现,新规范下结构极限强度偏小,且规范的修改对构件间屈服应力明显不同的结构将受到较大影响,对屈服应力几近一致的结构影响较小.对新规范的理解提供参考并提供一套实用、可以推广的船体极限强度计算软件.

关键词：船体梁极限强度计算方法 2008修订版共同结构规范 2006版共同结构规范

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船体双层底结构优化的粒子群优化算法

大连海事大学学报 2009年第4期35卷 9-12,16页

作者：秦洪德石丽丽哈尔滨工程大学船舶工程学院深海工程技术研究中心哈尔滨150001

为优化船体双层底结构,在适于求解连续变量的标准粒子群优化算法(PSO)基础上,提出一种离散变量PSO算法,并利用标准PSO算法和离散变量PSO算法分别对测试函数和某大型油船双层底结构优化设计问题进行求解,该双层底结构的响应分析计算采用... 详细信息

为优化船体双层底结构,在适于求解连续变量的标准粒子群优化算法(PSO)基础上,提出一种离散变量PSO算法,并利用标准PSO算法和离散变量PSO算法分别对测试函数和某大型油船双层底结构优化设计问题进行求解,该双层底结构的响应分析计算采用正交异性板计算模型实现.研究了不同取值的惯性权重和学习因子对优化结果的影响.通过对计算结果的对比分析,得出该离散变量PSO算法应用于船体板架结构优化设计时,其惯性权重和学习因子的最佳取值范围.

关键词：粒子群优化(PSO)算法结构优化设计船舶双层底结构正交异性板