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面向FEM快速建模的船体模型数据处理算法

中国舰船研究 2024年

作者：李瑞王明发孟昭闯刘国磊邱永添大连船舶重工集团有限公司设计研究院大连理工大学船舶工程学院

[目的]旨在提高船体有限元几何建模效率，解决船舶设计软件导出的船体模型无法直接应用于有限元几何建模的问题，提出一种基于XML文件数据的几何模型处理方法。[方法]以AVEVA Marine (AM)软件导出的船体XML文件为研究对象，通过对文件... 详细信息

[目的]旨在提高船体有限元几何建模效率，解决船舶设计软件导出的船体模型无法直接应用于有限元几何建模的问题，提出一种基于XML文件数据的几何模型处理方法。[方法]以AVEVA Marine (AM)软件导出的船体XML文件为研究对象，通过对文件的数据结构解析，明确几何模型的数据表达规则，依据船体有限元几何建模规范，通过修改模型数据实现对船体模型的几何修正，包括对角隅、开孔等构件的删除、简化处理，对球扁钢和肘板的转化处理，对型材和板缝的移动处理。[结果]实际运用结果表明，处理后的船体几何模型可直接导入有限元软件HyperMesh中，符合有限元实体几何建模规范，保留了原模型材料、板架厚度等相关属性。[结论]与人工建模相比，测试分段实体几何建模效率显著提高，所提方法有助于船体设计模型复用、提高有限元几何建模效率。

关键词： AVEVA Marine软件 XML格式模型处理模型数据船体

某型船海水冷却系统蝶阀腐蚀机理分析及改进措施

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船海工程 2024年第3期53卷 64-68,73页

作者：涂永彬赵洁李胜李洋张伟程武汉交通职业学院武汉430065 武昌船舶重工集团有限公司设计研究院武汉430060 武汉武船计量试验有限公司武汉430060

为了确定某型船蝶阀严重腐蚀原因,对所在系统进行整体分析,总结归纳当前船舶海水冷却系统腐蚀机理及防腐措施。通过系统分析、宏观检查、化学成分检验、金相组织观察,以及扫描电镜观察,分析腐蚀原因,确定产生腐蚀的关键因素为该蝶阀阀... 详细信息

为了确定某型船蝶阀严重腐蚀原因,对所在系统进行整体分析,总结归纳当前船舶海水冷却系统腐蚀机理及防腐措施。通过系统分析、宏观检查、化学成分检验、金相组织观察,以及扫描电镜观察,分析腐蚀原因,确定产生腐蚀的关键因素为该蝶阀阀盘在热处理过程中冷却速度控制不当,产生亚稳态组织,在海水冷却系统中发生脱成分腐蚀和氧化腐蚀。在后续船舶设计建造过程中,从管路及附件材质要求、海水设计流速、系统工艺设计、管子制造工艺,以及防海生物等方面,给出海水冷却系统防腐的改进措施和系统方案,实船应用效果良好。

关键词：海水冷却系统蝶阀腐蚀机理防腐措施脱铝腐蚀

激光诱导船用铜合金超疏水表面的防腐抗污性能研究

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应用激光 2024年第7期 105-113页

作者：叶姗周春锋杨涛李志锋陈列武汉交通职业学院船舶与航运学院武昌船舶重工集团有限公司设计研究院湖北工业大学机械工程学院

为改善船用9442铜合金在海洋环境中的防腐抗污性能，通过纳秒激光刻蚀的方法提升其表面的疏水性能。激光表面加工后，在材料表面形成了分层的微纳复合结构，从而获得了接触角大于150°的超疏水铜合金表面。考察采用各种激光功率处理后... 详细信息

为改善船用9442铜合金在海洋环境中的防腐抗污性能，通过纳秒激光刻蚀的方法提升其表面的疏水性能。激光表面加工后，在材料表面形成了分层的微纳复合结构，从而获得了接触角大于150°的超疏水铜合金表面。考察采用各种激光功率处理后铜合金表面的电化学腐蚀性能，结果表明当激光功率达到100 W时，所制备的超疏水铜合金表面的腐蚀电流密度为7.323×10-7A/cm2,相较于未处理的铜合金表面，缓蚀效率可达70.0%,表明所制得的超疏水铜合金表面具有良好的防腐蚀性能。根据船用9442铜合金的实际使用环境，进一步开展了近海抗污性能测试。结果表明，未处理的铜合金表面出现较为明显的脱成分腐蚀，而所制备的超疏水铜合金表面展现出良好的防污抗腐性能，具有良好的实际应用价值。

关键词： 9442铜合金激光表面处理超疏水性防腐抗污性能

风机12.9级叶根螺栓极限及疲劳承载影响因素分析

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年

作者：罗胜曦谢东洋解轲彭宁中船船舶重工集团海装风电股份有限公司

为揭示风机叶片12.9级高强度叶根螺栓极限及疲劳承载特性，建立叶根螺栓预埋螺栓套连接完整有限元模型，分析螺栓自身设计参数缩颈、不同屈服比例的预紧力对叶根极限承载的影响规律；进而研究不同设计参数下螺栓应力范围．搭建12.9级叶... 详细信息

为揭示风机叶片12.9级高强度叶根螺栓极限及疲劳承载特性，建立叶根螺栓预埋螺栓套连接完整有限元模型，分析螺栓自身设计参数缩颈、不同屈服比例的预紧力对叶根极限承载的影响规律；进而研究不同设计参数下螺栓应力范围．搭建12.9级叶根螺栓疲劳试验平台，测试螺栓疲劳等级，突破现有规范对疲劳等级的取值，以及不同参数取值下螺栓的S/N曲线．基于马尔科夫载荷矩阵研究不同S/N曲线、不同设计参数下叶根螺栓疲劳承载的关联关系．结果表明：螺栓施加同一屈服比例的预紧力时，缩颈越大，极限承载能力越高；疲劳载荷过大时，由于接触面螺栓附近开口的出现，弯矩会非线性增加，此时缩颈将不能降低螺栓应力范围；螺栓S/N曲线指数取值越大，疲劳损伤越小；若能突破疲劳等级的取值，螺栓设计参数对疲劳损伤的制约将大幅降低．

关键词：叶根螺栓预埋螺栓套极限疲劳承载马尔科夫矩阵有限元模型

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海上换流平台模块化总布置设计

舰船科学技术 2024年

作者：年继业邹成业姜福洪石强大连船舶重工集团有限公司

为提高海上换流平台的设计和建造效率、简化设计界面、提高平台可维护性，以某型正在设计的导管架式海上换流平台为例，从平台功能需求角度出发进行平台的模块划分，以平台工艺流程为导向进行模块分布设计，综合考虑模块功能原理、平台... 详细信息

为提高海上换流平台的设计和建造效率、简化设计界面、提高平台可维护性，以某型正在设计的导管架式海上换流平台为例，从平台功能需求角度出发进行平台的模块划分，以平台工艺流程为导向进行模块分布设计，综合考虑模块功能原理、平台运维需求和平台重量分布的因素，对海上换流平台进行模块化总布置设计。设计结果可以很好地满足预期要求，为相关平台的设计提供参考。

关键词：海上换流平台模块化设计总布置

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大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

舰船科学技术 2024年第10期46卷 102-108页

作者：张书友冷述栋常新江全博伦哈尔滨工程大学烟台研究院山东烟台264000 中船重工船舶设计研究中心有限公司北京100081 大连理工大学能源与动力学院辽宁大连116024

海洋环境复杂多变,海上结构物需要长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出... 详细信息

海洋环境复杂多变,海上结构物需要长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。研究结果可以为大型海上浮式结构的设计提供参考。

关键词：大尺度异形镂空浮体数值规则波模拟法热点应力名义应力

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海上重力式风机塔筒气动载荷监测方法

上海交通大学学报 2024年

作者：马福萱张金钊张猛朱凡曲先强哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨工程大学烟台研究院中国船舶重工集团有限公司第七〇四研究所

在海上风力机设计阶段，通常使用相关海域的统计数据来确定风速工况，以分析风机的气动载荷。然而，这种方法导致设计载荷与实际载荷之间存在不一致性，从而增加了结构疲劳评估的不确定性，给风机结构带来了安全风险。针对上述的问题，... 详细信息

在海上风力机设计阶段，通常使用相关海域的统计数据来确定风速工况，以分析风机的气动载荷。然而，这种方法导致设计载荷与实际载荷之间存在不一致性，从而增加了结构疲劳评估的不确定性，给风机结构带来了安全风险。针对上述的问题，本文提出一种海上重力式风机塔筒气动载荷监测方法，通过监测塔筒结构上的应变响应，结合动态载荷识别技术反演气动载荷分量的功率谱密度函数。而载荷识别的数学模型往往受到病态问题的困扰，为了降低或完全消除数学模型的病态问题，本文提出一种测点优化方法-半枚举法，通过优化结构测点位置，进而降低数学模型的条件数，使共振频率处的频响函数矩阵的条件数从1600降低到了28.45。然后，采用优化后的无病态数学模型匹配逆伪激励法识别气动载荷，并分别以原始载荷与识别载荷为输入，分析塔筒底部的疲劳损伤，分析结果表明当监测信号的信噪比为40dB以上时，损伤的相对误差不超过2%。

关键词：海上重力式风机风载荷识别数学模型病态问题病态消除半枚举法疲劳分析

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大尺度异形镂空浮体疲劳强度分析方法研究

舰船科学技术 2024年第9期46卷 99-105页

海洋环境复杂多变,海上结构物需长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出了异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出... 详细信息

海洋环境复杂多变,海上结构物需长期承受随机波浪引起的交变载荷,极易产生疲劳破坏。本文以某海上大尺度异型镂空浮体为研究对象,通过计算分析找出了异形浮体结构容易产生疲劳破坏的位置。为使结构疲劳谱分析计算结果更加准确,本文提出一种数值规则波模拟法,用来计算浮体结构在工作时应力的传递函数。在此基础上,分别采用基于热点应力与名义应力的谱分析方法计算了浮体的疲劳寿命。结果显示,基于热点应力法得到的结构疲劳寿命略低于基于名义应力法得到的疲劳分析结果,更偏保守。以上研究结果可为大型海上浮式结构的设计提供参考。

关键词：大尺度异形镂空浮体疲劳数值规则波模拟法热点应力名义应力

基于Snell窗及偏振模式的水下载体航姿测量

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光学精密工程 2024年第12期32卷 1801-1811页

作者：辛润宏张然褚金奎巩文哲李云鹏程潇欧大连理工大学辽宁省微纳米系统重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院辽宁大连116024 大连船舶重工集团有限公司辽宁大连116011

提出了一种在水下通过Snell窗获得偏振分布模式与天顶点坐标,进而得到水下载体的航姿信息(即航向角、横滚角与俯仰角)的方法。在载体上安装鱼眼镜头与偏振相机,在水下拍摄天空,得到偏振角分布模式。建立小孔成像模型得到相机的内外参数... 详细信息

提出了一种在水下通过Snell窗获得偏振分布模式与天顶点坐标,进而得到水下载体的航姿信息(即航向角、横滚角与俯仰角)的方法。在载体上安装鱼眼镜头与偏振相机,在水下拍摄天空,得到偏振角分布模式。建立小孔成像模型得到相机的内外参数矩阵以及镜头畸变系数,对偏振角分布模式进行畸变校正,进而得到太阳子午线特征区域,使用Canny算子检测得到特征区域边缘,由霍夫直线检测算法计算出太阳子午线与水下载体体轴夹角,得到航向角。通过实验得到不同光入射角与偏振角误差的函数关系,进行误差补偿,减小由于鱼眼镜头改变入射光偏振态带来的偏振角测量误差,进而提高太阳子午线与水下载体体轴夹角的测量精度。利用灰度阈值检测算法筛选出图像中的天顶点坐标,进而计算载体的横滚角与俯仰角,经过实验验证了算法的准确性。搭建了模拟水下环境的实验平台,实验结果表明:该方法得到的航向角平均绝对误差为0.5303°。在[-50°,50°]角度范围内,横滚角与俯仰角平均绝对误差为0.7544°与0.6213°,满足水下导航的精度需求。

关键词：水下导航 Snell窗偏振分布图像处理