圆筒型FPSO波浪砰击载荷与甲板上浪风险控制研究 被引量：1

1

作者 邓石 李帅 +3 位作者 张广磊 李俊汲 杨小龙 卢文月 《中国海上油气》 北大核心 2025年第1期194-202,共9页

针对圆筒型FPSO(浮式生产储卸油装置)在台风期强波浪条件下的外飘结构砰击和工艺甲板上浪问题,分别采用模型试验与数值模拟方法,从外飘结构砰击载荷获取和工艺甲板上浪风险控制两方面开展研究。试验发现砰击载荷在近水面处取得最大值,... 针对圆筒型FPSO(浮式生产储卸油装置)在台风期强波浪条件下的外飘结构砰击和工艺甲板上浪问题,分别采用模型试验与数值模拟方法,从外飘结构砰击载荷获取和工艺甲板上浪风险控制两方面开展研究。试验发现砰击载荷在近水面处取得最大值,且随着距离水面的高度增加而逐步降低。针对试验直接测得的砰击载荷数据,提出“经验模态分解(EMD)”方法用以去除由短促撞击过程引起压强传感器共振带来的动态放大;处理后砰击载荷试验结果小于DNV(挪威船级社)推荐设计载荷,但更接近海上实测结果。提出的依托试验的数值模型解耦修正方法和双参数波面重构方法,数值模拟结果与试验高度吻合,表明经过修正的波面公式可以较为准确地描述试验获取的波面概率分布特性。研究成果有效指导了“海葵一号”圆筒型FPSO波浪砰击载荷的获取和甲板绿水上浪现象的分析及挡浪墙高度的设计,可作为规范推荐做法的补充,为类似圆形浮式结构上浪分析提供参考。 展开更多

关键词 “海葵一号”圆筒型FPSO 砰击载荷 绿水上浪 数值模型校准 波面重构

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科考船极端海况下砰击载荷与液体飞溅特性数值模拟

2

作者 吴诗贤 黄敏沾 +3 位作者 尹家栋 梅璇 周珉立 孙鹏楠 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第2期175-186,共12页

[目的]为保障科考人员安全和科考设备性能,需开展极端海况下的科考船砰击载荷和液体飞溅特性研究。[方法]以“中山大学”号科考船为例,基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立δ-SPH流固耦合动力学模型,进行极端海况下的SPH数值模拟,从... [目的]为保障科考人员安全和科考设备性能,需开展极端海况下的科考船砰击载荷和液体飞溅特性研究。[方法]以“中山大学”号科考船为例,基于光滑粒子流体动力学(SPH)方法,建立δ-SPH流固耦合动力学模型,进行极端海况下的SPH数值模拟,从而预测船体受到的砰击载荷、甲板上浪及液体飞溅程度,并分析其影响因素和物理机制。[结果]仿真结果表明:波高越大、波长越接近船长时,船体受到的砰击载荷越大,甲板上浪和液体飞溅越明显。[结论]研究成果可为极端海况下操纵与控制科考船、保障科考人员安全及科考设备性能提供参考。 展开更多

关键词 科考船 计算流体力学 光滑粒子流体动力学 砰击载荷 甲板上浪 液体飞溅

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LNG船围护系统砰击载荷特性及其结构响应分析

3

作者 丁雨涵 邹昶方 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第13期25-31,共7页

MarkⅢ型LNG船围护系统,其结构是支撑液舱及隔绝环境与液舱温度交换的主体结构,因此其结构安全是最为关键的问题之一。本文流场采用CFD法、结构场采用有限元法构建流固耦合数值计算模型,研究流固耦合效应对砰击载荷的时空分布特性影响,... MarkⅢ型LNG船围护系统,其结构是支撑液舱及隔绝环境与液舱温度交换的主体结构,因此其结构安全是最为关键的问题之一。本文流场采用CFD法、结构场采用有限元法构建流固耦合数值计算模型,研究流固耦合效应对砰击载荷的时空分布特性影响,以及结构的可能失效模式。研究结果表明,在波纹节中间位置且迎浪方向的平区附近,刚性与弹性围护系统的砰击载荷均有明显的冲击特征,受流固耦合效应影响,弹性围护系统对应的砰击载荷轮廓中存在较多波动的次峰;在给定波浪条件下,水槽内的冲击压力达到最大时,弹性围护系统结构的主要变形发生在顶层合板及首层聚氨酯泡沫隔热层上,而最大应力响应发生在靠近波纹节附近。 展开更多

关键词 LNG船围护系统 失效模式 砰击载荷 流固耦合

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载人潜器砰击载荷数值预报方法研究

4

作者 刘见德 俞白兮 赵青 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1018-1027,共10页

本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法... 本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法由于未考虑船体运动和波面倾角对入水角的影响,适用于计算船体摇荡对入水角影响不大的船型;对于载人潜器,艇体的大幅运动会使入水角减小,导致砰击压力系数的明显增大,此时应基于时域方法进行砰击载荷计算,以避免砰击载荷的低估;在零航速工况下,潜器在迎浪一侧的砰击压力会明显大于另一侧,因此艉部在随浪下的砰击压力较大,而艏部则在迎浪工况下砰击压力较大。 展开更多

关键词 载人潜器 砰击载荷 频域 时域

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舰船砰击载荷及结构动响应研究综述 被引量：25

5

作者 骆寒冰 徐慧 +1 位作者 余建星 万正权 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第4期439-450,共12页

砰击是个强非线性现象,严重砰击引起的船体局部和整体结构的动响应会威胁船舶结构强度,该问题一直深受船舶设计者和研究人员的重视。文章侧重从结构动响应角度,从理论分析、数值模拟以及实验三方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,... 砰击是个强非线性现象,严重砰击引起的船体局部和整体结构的动响应会威胁船舶结构强度,该问题一直深受船舶设计者和研究人员的重视。文章侧重从结构动响应角度,从理论分析、数值模拟以及实验三方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。 展开更多

关键词 砰击载荷 结构动响应 颤振 理论分析 数值模拟 实验

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基于VOF法的平底结构自由落体入水砰击载荷模拟 被引量：13

6

作者 王易君 李明海 +2 位作者 张中礼 李上明 史光梅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期185-189,共5页

应用动网格技术和VOF方法模拟了平底结构的自由落体入水过程和气-液两相流,得到了平底物体自由落体入水过程的运动特性、砰击载荷特性以及入水空泡演化过程。结果表明:整个入水过程中,平底物体在入水瞬间受到来自液面的砰击载荷最大,砰... 应用动网格技术和VOF方法模拟了平底结构的自由落体入水过程和气-液两相流,得到了平底物体自由落体入水过程的运动特性、砰击载荷特性以及入水空泡演化过程。结果表明:整个入水过程中,平底物体在入水瞬间受到来自液面的砰击载荷最大,砰击面的载荷压力分布中间高两端低;砰击载荷随入水初速的增加而增大;平底物体入水空泡破裂后对上表面造成冲击压力。数值计算方法和结果对入水结构安全性和适应性评估具有实际意义。 展开更多

关键词 VOF 入水 砰击载荷 空泡 数值模拟

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基于显式有限元方法的二维楔形刚体入水砰击载荷并行计算预报 被引量：13

7

作者 骆寒冰 吴景健 +1 位作者 王珊 徐慧 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第8期907-914,共8页

局部砰击载荷是在船舶首部结构设计时重点关注的问题。文章基于显式有限元方法,选用任意拉格朗日—欧拉算法(ALE),针对某30°二维楔形刚体入水砰击问题,开展了数值预报工作。针对模型网格密度开展了收敛性分析。数值预报的加速度、... 局部砰击载荷是在船舶首部结构设计时重点关注的问题。文章基于显式有限元方法,选用任意拉格朗日—欧拉算法(ALE),针对某30°二维楔形刚体入水砰击问题,开展了数值预报工作。针对模型网格密度开展了收敛性分析。数值预报的加速度、砰击压力等时域结果与已公开发表的模型实验的结果进行了比较,吻合非常好。鉴于在微机上数值计算时间比较长的问题,文中探讨了并行计算技术在模拟中的应用。 展开更多

关键词 显式有限元 二维楔形体 砰击载荷 并行计算

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砰击载荷作用下板结构动力响应的参数分析 被引量：5

8

作者 张世联 王能扬 肖熙 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第4期562-564,共3页

对板结构在砰击这一瞬态载荷作用下的动力响应进行参数分析 .在进行动力响应计算时 ,考虑材料的弹塑性 .分析的参数有 :压力峰值、附加质量、结构刚度、载荷作用时间和连续砰击次数 .通过有限元方法进行分析 ,为船舶设计提供有用的建议 .

关键词 砰击载荷 板结构 动力响应 参数分析 弹塑性 船舶设计 强度 有限元分析

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船艏自由落体砰击载荷模型试验研究 被引量：5

9

作者 司海龙 赵南 胡嘉骏 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期445-455,共11页

本文对船艏自由落体砰击载荷进行了模型试验研究,根据不同的落体高度与入水角进行了多次试验,研究了落体高度、入水角等因素对入水速度、砰击载荷及结构响应的影响。研究结果表明:船体入水速度、砰击压力、结构响应等随着落体高度的增... 本文对船艏自由落体砰击载荷进行了模型试验研究,根据不同的落体高度与入水角进行了多次试验,研究了落体高度、入水角等因素对入水速度、砰击载荷及结构响应的影响。研究结果表明:船体入水速度、砰击压力、结构响应等随着落体高度的增大而增大;模型入水过程中,各测量点砰击压力峰值发生时刻存在一定的时间差;结构响应峰值发生时刻也存在一定的时间差;由于斜升角较小,球鼻艏底部的砰击压力峰值最大;外飘区域的砰击压力最大值仅为球鼻艏底部的30%~50%;同一水线面上,从船艏模型艏端向艉端砰击压力峰值逐渐减小;对同一横剖面,外飘下部区域的砰击压力峰值大于外飘上部区域的砰击压力峰值;由于砰击压力对外界影响因素非常敏感,砰击压力与结构响应具有一定的离散性。 展开更多

关键词 自由落体 砰击载荷 结构响应 入水角

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波浪载荷与砰击载荷联合作用下SWATH船结构动态响应 被引量：6

10

作者 夏齐强 陈志坚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期352-357,共6页

针对SWATH船特点,基于平板砰击理论,考虑砰击载荷的时变特性和空间分布不均匀性,提出了随时间和空间变化的砰击载荷公式;采用实时直接加载技术模拟波浪载荷与砰击载荷的联合作用,对某SWATH船在波浪载荷与砰击载荷联合作用下振动响应特... 针对SWATH船特点,基于平板砰击理论,考虑砰击载荷的时变特性和空间分布不均匀性,提出了随时间和空间变化的砰击载荷公式;采用实时直接加载技术模拟波浪载荷与砰击载荷的联合作用,对某SWATH船在波浪载荷与砰击载荷联合作用下振动响应特性进行了整船数值仿真研究,讨论了砰击对结构总强度的影响.研究发现:对于SWATH船,波浪载荷与砰击载荷联合作用有其特殊的结构响应模式.联合作用的整体效应并不是单体船那种沿纵向的两节点弯曲振动,而是连接桥结构的横向弯曲振动;联合载荷作用对湿甲板边缘和支柱外板与横框架连接处的强度威胁较大;砰击对船体振动响应影响重大,从而影响结构总强度和总变形. 展开更多

关键词 波浪载荷 砰击载荷 联合作用 小水线面双体船 动响应

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基于混合两步法的船舶砰击载荷预报研究（英文） 被引量：2

11

作者 骆寒冰 高原 +2 位作者 季红叶 胡嘉骏 耿彦超 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期353-364,共12页

文章针对船舶结构设计时重点关注的艏部砰击载荷问题,综合考虑计算效率及精度,提出了基于势流理论和计算流体力学方法的混合两步法。第一步,采用三维势流理论预报波浪中有航速船舶的运动响应,分析船波相对运动;第二步,根据预报砰击载荷... 文章针对船舶结构设计时重点关注的艏部砰击载荷问题,综合考虑计算效率及精度,提出了基于势流理论和计算流体力学方法的混合两步法。第一步,采用三维势流理论预报波浪中有航速船舶的运动响应,分析船波相对运动;第二步,根据预报砰击载荷所在位置的船体横剖面,建立等截面的三维立体模型,采用基于有限体积法与动网格技术的计算流体力学方法,基于第一步得到的相对运动结果模拟落体入水过程,计算砰击压力。使用该两步法预报了某超大型油轮在压载工况顶浪航行时候的艏部砰击压力,并讨论了相对运动和砰击压力的时域历程规律。文中数值预报结果得到了水池模型实验的验证,表明该方法的可行性和预报结果的合理性。 展开更多

关键词 砰击载荷 两步法 船一波相对速度 有限体积法 动网格 数值模拟

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计及砰击载荷的舰船疲劳损伤直接计算法分析 被引量：3

12

作者 许维军 华真 +2 位作者 任慧龙 李陈峰 李沃达 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期264-272,共9页

[目的]为了提高砰击载荷对舰船疲劳损伤影响计算的准确性,提出一种计及砰击载荷的疲劳损伤直接计算法。[方法]首先,将非线性载荷的时域计算与线性频域的谱分析方法相结合,基于梁理论得到舰船短期海况下的应力时历;然后,采用雨流计数法和... [目的]为了提高砰击载荷对舰船疲劳损伤影响计算的准确性,提出一种计及砰击载荷的疲劳损伤直接计算法。[方法]首先,将非线性载荷的时域计算与线性频域的谱分析方法相结合,基于梁理论得到舰船短期海况下的应力时历;然后,采用雨流计数法和S-N曲线计算出考核点的损伤;其后,参考中国船级社(CCS)指南计算计及非线性砰击载荷对疲劳损伤的贡献度及影响系数,再结合谱分析方法修正对应的应力响应传递函数;最后,对应力谱进行计算,得到计及非线性砰击载荷的疲劳损伤。[结果]结果显示,相比传统谱分析方法,采用计及砰击载荷的舰船疲劳损伤直接计算方法得到的损伤结果其损伤度约增加了10%~50%。[结论]研究表明,对航行于恶劣海况下的舰船进行疲劳强度评估时,使用所提方法可以提高载荷计算的准确性。 展开更多

关键词 疲劳损伤 非线性砰击载荷 谱分析 直接计算法

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低装载液箱晃荡砰击载荷的CLSVOF数值模拟(英文) 被引量：2

13

作者 刘永涛 马宁 +1 位作者 朱仁庆 顾解忡 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第9期990-998,共9页

应用CLSVOF数值方法模拟并计算液箱剧烈晃荡的砰击载荷。该方法由level-set方程获得网格内自由液面法向量,并由PLICVOF方法重构自由液面,然后在重构后的自由液面上进行level-set方程的重新初始化。应用该方法,模拟了横摇以及横荡共振激... 应用CLSVOF数值方法模拟并计算液箱剧烈晃荡的砰击载荷。该方法由level-set方程获得网格内自由液面法向量,并由PLICVOF方法重构自由液面,然后在重构后的自由液面上进行level-set方程的重新初始化。应用该方法,模拟了横摇以及横荡共振激励作用下低装载液箱的晃荡砰击载荷,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果较为一致。 展开更多

关键词 level—set PLIC VOF CLSVOF 砰击载荷 剧烈晃荡 低装液水平

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砰击载荷作用下船体局部结构优化设计 被引量：4

14

作者 司海龙 蒋彩霞 赵南 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第3期31-35,共5页

本文以某船船首结构为研究对象,基于Fluent与Sesam分别计算了船体砰击压力系数和砰击瞬时船体与波浪之间的相对速度,采用"两步走"的方法对船首底部及外飘处的砰击载荷进行研究。考虑砰击载荷在船首区域的时空分布,将该载荷分... 本文以某船船首结构为研究对象,基于Fluent与Sesam分别计算了船体砰击压力系数和砰击瞬时船体与波浪之间的相对速度,采用"两步走"的方法对船首底部及外飘处的砰击载荷进行研究。考虑砰击载荷在船首区域的时空分布,将该载荷分区施加在船首结构表面,计算了船首结构在砰击载荷作用下的结构响应。研究发现,在船体纵向方向,越靠近船首的位置,相对入水速度越大;在垂向方向,入水速度呈现先增大后减小的趋势。根据计算结果对船首局部结构进行了优化设计。 展开更多

关键词 砰击载荷 结构响应 优化设计

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船舶砰击载荷等效静态方法数值分析 被引量：1

15

作者 田喜民 马兴磊 +2 位作者 朱青淳 吴嘉蒙 邹早建 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期331-337,共7页

由于砰击载荷峰值较高,持续时间较短,因此在评估船体结构安全时需要对结构进行动力响应分析。本文对船体外板及骨材在瞬态砰击载荷作用下的响应特性进行了研究,通过引入动态载荷因子(dynamic load factor,DLF),将瞬态载荷转化为静态载... 由于砰击载荷峰值较高,持续时间较短,因此在评估船体结构安全时需要对结构进行动力响应分析。本文对船体外板及骨材在瞬态砰击载荷作用下的响应特性进行了研究,通过引入动态载荷因子(dynamic load factor,DLF),将瞬态载荷转化为静态载荷。研究结果表明:当将砰击载荷简化为三角形脉冲载荷形式时,其作用时间接近于结构固有周期时结构动态回应最大,此时在工程设计时应考虑砰击载荷动态效应的影响。 展开更多

关键词 船体结构 砰击载荷 动力回应 动态载荷因子 瞬态载荷 等效静态方法

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砰击载荷作用下船底肋骨等效设计压力的确定 被引量：8

16

作者 王辉 顾学康 +1 位作者 祁恩荣 刘俊杰 《舰船科学技术》 2010年第3期10-15,共6页

通过一个船体二维分段的自由落体试验,测量模型入水速度、砰击压力和结构响应,获得模型底部板架在砰击载荷作用下的响应特征;对结构模型在均布静压力作用下的应力响应进行有限元分析;比较试验和计算得到的应力响应,获得作用在模型肋骨... 通过一个船体二维分段的自由落体试验,测量模型入水速度、砰击压力和结构响应,获得模型底部板架在砰击载荷作用下的响应特征;对结构模型在均布静压力作用下的应力响应进行有限元分析;比较试验和计算得到的应力响应,获得作用在模型肋骨上的砰击压力的折减系数,从而使该结构在设计时仍可按常规的静力计算方法进行强度校核。该折减系数与船体入水速度成线性关系,在已知船体设计入水速度和试验压力分布时,可以获得船体设计均布静压力。 展开更多

关键词 砰击载荷 折减系数 结构响应

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船舶波浪与砰击载荷的理性预报方法 被引量：8

17

作者 邱强 《船舶力学》 EI 2002年第1期18-26,共9页

本文概要地介绍船舶波浪载荷估算的研究状况 ,比较详细地介绍了船舶波浪载荷(包括砰击载荷)理性预报方法的基本理论、计算方法 ,通过两条高速船的算例并与测试结果比较 。

关键词 船舶 波浪载荷 砰击载荷 理性预报方法 计算方法 应用 波浪弯矩 高速船

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非线性砰击载荷对某大外飘型船舶疲劳损伤的影响 被引量：2

18

作者 徐志亭 赵超 王福花 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第6期180-185,共6页

[目的]常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。[方法]首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体... [目的]常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。[方法]首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布,进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤;最后,将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比,计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。[结果]经计算,考虑砰击载荷后,疲劳损伤放大约40%。[结论]采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。 展开更多

关键词 非线性水弹性 砰击载荷 雨流计数法 疲劳损伤

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不同锚泊方式下浮式防波堤砰击载荷及其运动响应研究 被引量：3

19

作者 嵇春艳 孟小峰 +2 位作者 郭建廷 刘浩然 郭帅 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第11期95-99,162,共6页

海上结构物在服役期间会遭受各种恶劣海况,浮式防波堤作为平台等结构物的掩体在波浪作用下产生上下浮动或者前后摆动,通过波浪的反射和耗散,扰乱水质点运动,最终实现消波减能,保护结构物的安全。在防浪消波的过程中,浮式防波堤受到显著... 海上结构物在服役期间会遭受各种恶劣海况,浮式防波堤作为平台等结构物的掩体在波浪作用下产生上下浮动或者前后摆动,通过波浪的反射和耗散,扰乱水质点运动,最终实现消波减能,保护结构物的安全。在防浪消波的过程中,浮式防波堤受到显著的波浪砰击,其自身安全受到威胁,因此,准确预报其砰击载荷至关重要。本文运用CFD方法,基于STAR-CCM+软件,分别以锚链锚泊式浮式防波堤和垂直导桩锚泊式浮式防波堤作为研究对象,分析规则波作用下,浮式防波堤的砰击载荷及其运动响应,并进行对比分析。结果表明,2种锚泊方式下,浮式防波堤所受到的砰击载荷主要集中在迎浪面,均随波高的增大而增大,随周期的增大而减小,相同工况下,锚链锚泊式浮式防波堤所受砰击载荷较大。 展开更多

关键词 浮式防波堤 砰击载荷 运动响应 锚链锚泊 垂直导桩

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基于砰击载荷的船体梁可靠性分析 被引量：1

20

作者 施兴华 张婧 +1 位作者 徐定海 王善 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第11期137-141,204-205,共5页

基于随机过程理论,建立了船体梁在砰击、波浪及静水载荷联合作用下功能函数的随机过程模型,考虑波浪载荷和砰击载荷幅值的相关性,采用上穿率及并联系统可靠性分析方法求解此随机过程的可靠性。最后通过算例分析了舰船结构的阻尼率、砰... 基于随机过程理论,建立了船体梁在砰击、波浪及静水载荷联合作用下功能函数的随机过程模型,考虑波浪载荷和砰击载荷幅值的相关性,采用上穿率及并联系统可靠性分析方法求解此随机过程的可靠性。最后通过算例分析了舰船结构的阻尼率、砰击率及相关系数对可靠性的影响,并计算分析了舰船结构各种失效模式的可靠性。分析表明结构的阻尼率决定了砰击载荷对结构可靠性的影响程度。阻尼率较小时,砰击载荷对结构的可靠性影响很大,且舰船结构的受压屈曲破坏是结构失效的主要模式。 展开更多

关键词 可靠性分析 砰击载荷 上穿率分析方法 阻尼率

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