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纯弯载荷下箱型梁的非线性相似特性研究

中国舰船研究 2023年第3期18卷 173-185页

作者：傅伟程刘中全孔祥韶周沪吴卫国武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 国家发展和改革委员会创新驱动发展中心北京100045

[目的]旨在探索纯弯载荷下箱型梁的非线性相似准则,提高模型对原型结构响应的预报精度,进而为建立实船结构的缩比模型设计方法提供理论依据。[方法]首先,采用理论分析方法,基于轴向受压加筋板的稳定性和非线性准则建立纯弯载荷下箱型梁... 详细信息

[目的]旨在探索纯弯载荷下箱型梁的非线性相似准则,提高模型对原型结构响应的预报精度,进而为建立实船结构的缩比模型设计方法提供理论依据。[方法]首先,采用理论分析方法,基于轴向受压加筋板的稳定性和非线性准则建立纯弯载荷下箱型梁的非线性相似准则;其次,采用数值计算方法通过分析箱型梁原型与缩比模型的极限承载能力和屈曲响应来验证该相似准则的有效性。[结果]数值计算结果表明,基于此方法设计的不同比例模型的屈曲失效模式具有较高的相似性,采用缩比模型能准确预报原型的极限强度。在特定的屈曲模态下,初始变形的增大会降低箱型梁的极限承载能力,初始变形因子对缩比模型的预报精度影响较小。[结论]所用方法为纯弯载荷下船体梁极限强度试验提供了一种有效的非线性相似模型设计思路,对船体结构安全性的研究具有借鉴价值。

关键词：箱型梁纯弯载荷相似准则屈服应力初始变形

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散货船进水状态逐次崩溃特性研究

中国造船 2021年第1期62卷 28-39页

作者：裴志勇马中原敖雷吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学交通学院武汉430063

船体梁极限强度是船体结构安全性的一项重要指标。在传统方法中,极限强度通过在断面施加弯矩或强制转角来得到,这样它仅与结构本身有关,而与外荷载无关,船舶在完整状态和进水状态的极限强度是一样的。论文采用载荷计算-结构响应一体化... 详细信息

船体梁极限强度是船体结构安全性的一项重要指标。在传统方法中,极限强度通过在断面施加弯矩或强制转角来得到,这样它仅与结构本身有关,而与外荷载无关,船舶在完整状态和进水状态的极限强度是一样的。论文采用载荷计算-结构响应一体化的分析方法,对典型卡姆萨最大型单壳散货船在进水状态下受到的载荷和相应的结构崩溃特性展开研究,并与完整状态的特性进行比较分析,揭示外载荷对船体结构崩溃特性的影响,对保证船体结构安全可靠具有指导意义。

关键词：逐次崩溃特性奇异点分布法散货船进水工况

基于三维X-CT图像的结皮土壤孔隙结构特征与渗透率

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农业工程学报 2021年第14期37卷 89-97页

作者：许智隼胡五龙武汉理工大学理学院武汉430070 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430070

地表结皮广泛存在于干旱半干旱地区的表层土壤,对水土保持和生态环境有着重要的影响。该研究采用X射线断层扫描成像技术(X-CT)和图像分析方法,获取并分析了3个含表层结皮的土样(孔隙率分别为0.196、0.144和0.093)三维孔隙结构特征,并利... 详细信息

地表结皮广泛存在于干旱半干旱地区的表层土壤,对水土保持和生态环境有着重要的影响。该研究采用X射线断层扫描成像技术(X-CT)和图像分析方法,获取并分析了3个含表层结皮的土样(孔隙率分别为0.196、0.144和0.093)三维孔隙结构特征,并利用格子玻尔兹曼方法计算了各土样沿深度方向不同土层的渗透率。孔隙结构分析发现,土样的表层与其相邻土层孔隙率具有较大差异,其孔隙变异度E>5%,表层孔隙率较小且连通性更差;而下部土层的孔隙率变化则较为平缓,其孔隙变异度E研究可为干旱半干旱地区的水资源管理利用和生态环境保护提供参考。

关键词：土壤孔隙率渗透率土壤结皮格子玻尔兹曼 X-CT

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高速弹体侵彻液舱试验研究

船舶力学 2021年第7期25卷 917-926页

作者：王卓张朴孔祥韶吴卫国武汉理工大学交通学院武汉430063 武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063

为研究高速弹体侵彻液舱过程中的水锤效应和结构毁伤机理,本文开展了高速弹体侵彻液舱试验测试,得到了高速弹体入水产生的冲击波压力的传播和衰减规律,并采用高速相机记录了高速弹体侵彻液舱过程中空泡的演化过程。试验设计了不同厚度... 详细信息

为研究高速弹体侵彻液舱过程中的水锤效应和结构毁伤机理,本文开展了高速弹体侵彻液舱试验测试,得到了高速弹体入水产生的冲击波压力的传播和衰减规律,并采用高速相机记录了高速弹体侵彻液舱过程中空泡的演化过程。试验设计了不同厚度的液舱前后靶板,发现水锤效应使得液舱后板变形比前板更严重。此外,后靶板在侵彻过程中的变形会直接影响到反射冲击波压力的传播和衰减,较大的后靶板变形可显著缓解前靶板的变形情况。试验结果对舰船液舱结构的设计优化具有一定的参考价值。

关键词：液舱防护高速弹体空泡冲击波

加筋板结构参数对其抗水下爆炸能力的影响分析

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中国舰船研究 2023年第5期18卷 180-193页

作者：高涵宋振伟孔祥韶周沪郑成吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 海军装备部沈阳局驻大连地区第一军事代表室辽宁大连116005

[目的]加筋板结构参数对其抗水下爆炸性能有重要影响,需要对加强筋高度、加强筋数目、加强筋厚度等参数的具体影响进行分析。[方法]基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法开展数值模拟研究,分析加筋板结构参数对结构抗爆性能的影响。基于加强... 详细信息

[目的]加筋板结构参数对其抗水下爆炸性能有重要影响,需要对加强筋高度、加强筋数目、加强筋厚度等参数的具体影响进行分析。[方法]基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法开展数值模拟研究,分析加筋板结构参数对结构抗爆性能的影响。基于加强筋在水下爆炸载荷作用下的吸能规律,引入系数来表征加强筋的影响程度,提出一种考虑加强筋系数的等效厚度计算方法。[结果]对加筋板抗水下爆炸能力影响显著的3个因素分别是加强筋高度、面板厚度和加强筋厚度,翼板厚度影响较小。在结构质量改变量相同的情况下,横/纵向加强筋高度对加筋板破口面积的影响是翼板厚度的2.5倍,面板厚度和横/纵向加强筋腹板厚度对破口面积的影响是翼板厚度的2倍。随着加强筋高度、加强筋数目、加强筋厚度等参数的增加,加筋板结构强度和抗水下爆炸能力增强,损伤程度减小。采用考虑加强筋系数的等效厚度计算方法得到的相关性系数为-0.94,该方法能较好地反映加筋板抗水下爆炸的能力。[结论]研究结果可以作为舰船结构抗水下爆炸载荷评估的基础,为舰船抗爆结构设计提供参考。

关键词：加筋板等效厚度水下爆炸敏感性分析

基于流场特性的大型邮轮开敞区域乘客舒适性分析

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舰船科学技术 2023年第13期45卷 20-25页

作者：章刘俊吴卫国林永水胡五龙武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学理学院新材料力学理论与应用湖北省重点试验室湖北武汉430070

大型邮轮开敞区域是乘客密集区域,对舒适性要求较高。本文运用雷诺时均方法探讨不同风向角下豪华邮轮开敞区域的流场特性,并用风洞实验对仿真结果进行验证,分析开敞区域流速、乘客受风角和烟囱烟气扩散情况,对邮轮开敞区域游客的舒适性... 详细信息

大型邮轮开敞区域是乘客密集区域,对舒适性要求较高。本文运用雷诺时均方法探讨不同风向角下豪华邮轮开敞区域的流场特性,并用风洞实验对仿真结果进行验证,分析开敞区域流速、乘客受风角和烟囱烟气扩散情况,对邮轮开敞区域游客的舒适性情况进行评价。研究表明:从流速、乘客受风角以及脱涡情况考虑,60°风向角下,开敞区域流速最大,脱涡最明显,乘客舒适性较差;从烟囱烟气扩散考虑,180°风向角下,烟气会下洗到甲板上,严重影响乘客舒适性。研究结果可为邮轮开敞区域的布置设计提供指导。

关键词：大型邮轮复杂上层建筑舒适性

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船舶微气泡减阻尺度效应数值研究

武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 2023年

作者：叶代扬封少雄苗洋张磊裴志勇武汉理工大学船海能动学院武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心

微气泡减阻虽然在船模试验中有着较好的效果，但将此项技术推广应用到实船中仍存在诸多困难，其中，实船与船模阻力之间存在的尺度效应就是亟需解决的关键问题。本文基于Fluent对某型宽扁肥大船舶进行微气泡减阻尺度效应数值研究。首先... 详细信息

微气泡减阻虽然在船模试验中有着较好的效果，但将此项技术推广应用到实船中仍存在诸多困难，其中，实船与船模阻力之间存在的尺度效应就是亟需解决的关键问题。本文基于Fluent对某型宽扁肥大船舶进行微气泡减阻尺度效应数值研究。首先选取了mixture气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型，同时考虑两相间作用力，构建了微气泡减阻数值模型，通过平板微气泡减阻试验数据验证了方法可靠性；基于此，对相同傅汝德数下的不同尺度船模微气泡减阻进行模拟，对比不同尺度、不同工况下的计算结果，分析船舶微气泡减阻的相似规律。结果表明：尺度小的船模容易达到气流量饱和，即在此基础上继续增加喷气量对减阻率影响不大，缩尺比λ为20时，最大减阻率可达16%；随着模型尺度逐渐增加，即λ分别为20、15和10时，船模在满足相同傅汝德数和喷气速度的情况下，减阻率具有1.5%左右的减小趋势。本研究相关成果可为微气泡减阻技术从试验到实际应用提供支撑。

关键词：船舶微气泡减阻两相流尺度效应数值模拟

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面向邮轮无障碍客舱配置的智能布局

船舶工程 2022年第12期44卷 15-23页

作者：蔡薇陈郑乔胡敏谭欣静徐强顿秀媛武汉理工大学绿色智能江海船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力学院武汉430063 武汉理工大学三亚科教创新园海南三亚572000 武汉长江船舶设计院有限公司武汉430063

为得到满足无障碍设计要求和船舶舱室布局规律的邮轮无障碍客舱配置方案,提出一种面向邮轮无障碍客舱配置的智能布局优化方法。在分析行动不便乘客的行为需求和总结邮轮无障碍客舱设计原则的基础上,建立融入无障碍元素的邮轮客舱配置模... 详细信息

为得到满足无障碍设计要求和船舶舱室布局规律的邮轮无障碍客舱配置方案,提出一种面向邮轮无障碍客舱配置的智能布局优化方法。在分析行动不便乘客的行为需求和总结邮轮无障碍客舱设计原则的基础上,建立融入无障碍元素的邮轮客舱配置模块。基于能量法建立邮轮无障碍客舱布局优化模型,并采用遗传算法实现邮轮无障碍客舱配置的智能布局。所获得的最优布局方案满足家具布局要求,同时其无障碍环境得到改善。通过将其与“嘉年华展望”号的无障碍客舱布局进行对比验证,证明了该智能布局方法的可行性与有效性。

关键词：无障碍设计邮轮舱室布局模块化遗传算法

浮冰作用下铝合金高速船舷侧结构耐撞性能研究

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舰船科学技术 2022年第7期44卷 13-19页

作者：刘斌陈楚天雷加静董安锐吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心湖北武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院湖北武汉430063 中国舰船研究设计中心湖北武汉430064

为分析浮冰载荷作用下铝合金高速船结构的耐撞机理,运用有限元软件Ls-dyna对铝合金高速船舷侧结构与浮冰碰撞开展有限元分析。为准确模拟船体局部结构承载特征,考虑了热影响区中铝合金材料软化对舷侧结构耐撞性能的影响。通过研究舷侧... 详细信息

为分析浮冰载荷作用下铝合金高速船结构的耐撞机理,运用有限元软件Ls-dyna对铝合金高速船舷侧结构与浮冰碰撞开展有限元分析。为准确模拟船体局部结构承载特征,考虑了热影响区中铝合金材料软化对舷侧结构耐撞性能的影响。通过研究舷侧结构在不同位置与不同材料、形状的浮冰发生碰撞时的动态结构响应特性,揭示其变形损伤规律和能量吸收机制,得出最危险的浮冰形状和撞击位置。结果表明:选用的2种冰材料模型Mat.155和Mat.063均能较准确地模拟船-冰碰撞事故中浮冰的力学特性,均可用于对一年生浮冰的有限元分析。在一年生浮冰的撞击作用下,较钝的半球体和正方体形浮冰是最危险的浮冰形式,强肋骨位置是最危险的撞击区域。研究成果可为航行于北方航道的铝合金高速船结构耐撞性设计提供重要的参考价值。

关键词：船-冰碰撞铝合金焊缝热影响区耐撞性能有限元分析