集装箱船线性波激振动特性的模型试验和数值仿真研究

1

作者 屈毫拓 陆晔 +4 位作者 倪歆韵 汤明刚 郑坤 魏子阳 田超 《船舶力学》 北大核心 2025年第8期1201-1210,共10页

波激振动和颤振对集装箱船的结构强度和疲劳寿命具有不可忽视的影响,一直是研究者关注的重点和焦点,其中线性波激振动是更为独特的流固耦合现象。本文以一艘20000 TEU集装箱船1∶49的缩比模型为研究对象,采用模型试验和数值计算相结合... 波激振动和颤振对集装箱船的结构强度和疲劳寿命具有不可忽视的影响,一直是研究者关注的重点和焦点,其中线性波激振动是更为独特的流固耦合现象。本文以一艘20000 TEU集装箱船1∶49的缩比模型为研究对象,采用模型试验和数值计算相结合的方法,对其在波浪中发生线性波激振动状态下的运动和结构响应进行研究。在波浪水池中测得模型的运动和剖面弯矩,通过计及流体黏性的CFD和结构动力学(CSD)双向耦合来实现数值计算,将计算结果与试验数据进行对比,验证了该耦合方法的有效性。对线性波激振动状态下的船体运动和结构响应进行分析,发现波激振动对船舶运动的影响不大,但会显著增强结构剖面载荷,弹性共振会导致结构响应集中表现为两节点振动。基于刚体获得的结构剖面载荷远小于试验和弹性体的结果,因此在船舶强度和疲劳性能评估中,需要考虑船体与周围流场的动态弹性耦合现象。 展开更多

关键词 流固耦合 集装箱船 模型试验 船舶水弹性 线性波激振动

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基于指派问题的Bay位排箱优化模型与算法 被引量：11

2

作者 张维英 林焰 +2 位作者 纪卓尚 张光发 孙文志 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期61-67,共7页

提出了解决集装箱船全航线配载问题的分解算法,将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱箱位指定两个子问题.主要研究了Bay位中装载同一目的港集装箱时,不同重量集装箱在Bay位中的排箱方法.以重心高度最低、横倾力矩最小为目标建立优... 提出了解决集装箱船全航线配载问题的分解算法,将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱箱位指定两个子问题.主要研究了Bay位中装载同一目的港集装箱时,不同重量集装箱在Bay位中的排箱方法.以重心高度最低、横倾力矩最小为目标建立优化模型,将Bay位中不同重量集装箱排箱问题看成是箱位指派问题,采用禁忌搜索算法求解.实际模拟结果表明该方法可行,为集装箱船全航线配载优化提供了一个实用的优化模型. 展开更多

关键词 集装箱船 Bay位排箱 指派问题 禁忌搜索算法

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集装箱船全航线Bay位排箱优化模型 被引量：16

3

作者 张维英 林焰 纪卓尚 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期199-204,共6页

针对集装箱配载问题的复杂性,提出了集装箱船在一个航次中挂靠多个港口的混装Bay位的排箱模型.该模型以例箱量最少为目标,忽略集装箱的尺寸及箱内货物类型等因素,仅考虑倒箱对配载的影响.以Bay位某列是否存在倒箱为设计变量,以全航线倒... 针对集装箱配载问题的复杂性,提出了集装箱船在一个航次中挂靠多个港口的混装Bay位的排箱模型.该模型以例箱量最少为目标,忽略集装箱的尺寸及箱内货物类型等因素,仅考虑倒箱对配载的影响.以Bay位某列是否存在倒箱为设计变量,以全航线倒箱数量最少为目标建立优化模型,并利用隐式图启发式搜索技术对各个港口的集装箱进行安排.计算机模拟结果表明,所提出模型能快速产生倒箱数最少的全航线Bay位排箱方案. 展开更多

关键词 集装箱船 配载计划 Bay位排箱 倒箱 隐式图启发式搜索

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集装箱船全航线预配优化模型与算法研究 被引量：6

4

作者 张维英 林焰 +2 位作者 纪卓尚 孙文志 余报楚 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期673-678,共6页

集装箱船全航线配载问题属于NP-hard问题.为降低问题求解难度,提出了解决全航线配载问题的分解算法,即将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱排序两个子问题.将Bay位选择看成是"装箱问题",以不同属性集装箱作为待装"... 集装箱船全航线配载问题属于NP-hard问题.为降低问题求解难度,提出了解决全航线配载问题的分解算法,即将配载问题分解为Bay位选择和Bay位中集装箱排序两个子问题.将Bay位选择看成是"装箱问题",以不同属性集装箱作为待装"物品",以船舶上的Bay位为箱子,以最优装箱(即使用箱子的数量最少)及集装箱在每个港口的倒箱数量最少为目标进行总布置配载;Bay位中集装箱排序是将Bay位选择阶段分配到不同Bay位的集装箱按某些规则进行排序,确定其在Bay位中的具体箱位.主要研究了Bay位选择阶段的模型及算法.实例模拟结果表明该方法可行,为集装箱船全航线配载优化提供了一个实用的模型. 展开更多

关键词 集装箱船 预配 装箱算法 二叉搜索树 全航线

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集装箱船中剖面结构基于知识的计算机辅助设计系统 被引量：4

5

作者 陆伟东 蔡乾亚 裘泳铭 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第1期36-40,共5页

在船舶结构初步设计阶段,极需一种专家系统针对所选船型的中剖面进行自主构思,按某一船级社规范确定其构件尺寸,并进行结构优化,以便及时提供有关报价资料.文中介绍了集装箱船中剖面生成基于知识的计算机辅助设计系统,及其基本原理.开... 在船舶结构初步设计阶段,极需一种专家系统针对所选船型的中剖面进行自主构思,按某一船级社规范确定其构件尺寸,并进行结构优化,以便及时提供有关报价资料.文中介绍了集装箱船中剖面生成基于知识的计算机辅助设计系统,及其基本原理.开发过程,并给出2500TEU集装箱船的运算实例和可变纵向构件的优化结果. 展开更多

关键词 集装箱船 中剖面 结构设计 专家系统 CAD

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集装箱船舶贝内配载和堆场装船顺序协调优化 被引量：3

6

作者 刘志雄 颜家岚 张煜 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期223-230,共8页

针对集装箱船舶贝内配载和堆场装船顺序协调优化问题,以堆场贝位和船舶贝位翻箱次数之和最小为优化目标,考虑堆场装船要求和船舶适航性等多种约束条件,建立数学模型.鉴于问题的NP特性,提出混合演化策略算法(HES)求解模型,设计二维实数编... 针对集装箱船舶贝内配载和堆场装船顺序协调优化问题,以堆场贝位和船舶贝位翻箱次数之和最小为优化目标,考虑堆场装船要求和船舶适航性等多种约束条件,建立数学模型.鉴于问题的NP特性,提出混合演化策略算法(HES)求解模型,设计二维实数编码,提出基于力矩平衡和逐列装载的解码方法.基于三点交叉互换的重组算子,单点突变的变异算子和互换的局部搜索策略对算法进行改进.通过计算证明,对不同规模算例,HES算法均能求解出较优的贝内配载方案和堆场装船顺序.HES算法与传统演化策略算法(ES)、粒子群算法(PSO)、基于规则的启发式算法(HA-MBSCC)进行对比,进一步验证了算法的优越性. 展开更多

关键词 水路运输 集装箱翻箱 混合演化策略算法 局部搜索 贝内配载 堆场装船顺序

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不确定环境下超大型集装箱船营运经济性分析 被引量：2

7

作者 朱墨 章强 《中国航海》 CSCD 北大核心 2015年第3期121-125,共5页

为分析超大型集装箱船实际营运的经济效益,研究主要因素对船舶营运效益的影响程度,以远东至西北欧航线上营运的13 000 TEU和16 000 TEU型船为例,以净现值为指标,通过调研获取数据,建立船舶全寿命期年度收益模型来计算2种船型的实际营运... 为分析超大型集装箱船实际营运的经济效益,研究主要因素对船舶营运效益的影响程度,以远东至西北欧航线上营运的13 000 TEU和16 000 TEU型船为例,以净现值为指标,通过调研获取数据,建立船舶全寿命期年度收益模型来计算2种船型的实际营运经济效益。结果表明:对于航运企业而言,大型船舶在一定市场条件和载箱率水平下的确具有更优的营运经济效益。此外,对运价和船价进行经济指标敏感性分析发现,在其他条件不变的情况下,运价变动对超大型集装箱船营运经济指标的影响程度明显大于船价的变动。 展开更多

关键词 交通运输经济学 超大型集装箱船 营运经济性 影响因素 敏感性分析

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当前大型集装箱船新船建造市场分析 被引量：2

8

作者 韩光 任惠超 《舰船科学技术》 北大核心 2003年第4期64-66,共3页

从 2 0 0 2年第四季度到 2 0 0 3年上半年 ,新造船市场出现了船东踊跃订造大型集装箱船的火爆场面。本文对集装箱船建造市场复苏的原因进行了详细的分析。介绍了韩国船厂在大型集装箱船领域作为市场领导者的情况。通过分析全球经济形势... 从 2 0 0 2年第四季度到 2 0 0 3年上半年 ,新造船市场出现了船东踊跃订造大型集装箱船的火爆场面。本文对集装箱船建造市场复苏的原因进行了详细的分析。介绍了韩国船厂在大型集装箱船领域作为市场领导者的情况。通过分析全球经济形势和海运物流情况 。 展开更多

关键词 集装箱船 新船建造市场 韩国 订单 海运物流 经济形势

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基于一个二维水弹塑性方法和极限强度评估的集装箱船结构优化研究（英文）

9

作者 刘维勤 宋学敏 +1 位作者 吴卫国 铃木克幸 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期722-738,共17页

海上极端波过去常常导致船舶结构的极限破坏,而船舶的极限崩溃涉及到船体结构的动态极限强度和结构非线性。该文通过二维的水弹塑性方法研究了集装箱船在极端波中的非线性动态强度,该方法考虑了船体的极限强度以及船体结构的非线性和波... 海上极端波过去常常导致船舶结构的极限破坏,而船舶的极限崩溃涉及到船体结构的动态极限强度和结构非线性。该文通过二维的水弹塑性方法研究了集装箱船在极端波中的非线性动态强度,该方法考虑了船体的极限强度以及船体结构的非线性和波浪之间的耦合。并通过该二维水弹塑性方法和极限评估方法研究了船体结构的结构优化。文中还通过二次规划法(SQP)来优化基于非线性的动态强度的集装箱船体结构。最少的结构成本是本优化的目标函数,约束条件保证船体的强度要小于结构的极限强度,并且结构设计尺寸要满足规范的要求。随着设计波高的变化,这些优化的设计变量的变化趋势得以发现,一些研究的结论可用于船舶规范的参考。 展开更多

关键词 非线性动态强度 极限强度 水弹性 水弹塑性 结构优化 二次规划法 集装箱船 极端波

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大型集装箱船拖曳水池敞开式风场中风阻试验与数值计算 被引量：9

10

作者 罗少泽 马宁 +1 位作者 平川嘉昭 顾解忡 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期389-394,共6页

就拖曳水池开展了风场研究,对敞开式风场风阻试验进行了可行性验证.在此基础上,对一缩尺比为1.0∶87.5的3 100箱集装箱船模进行了风阻测试与集装箱布置优化分析,结合一系列布置方案试验结果以及计算流体力学CFD数值模拟计算,讨论了集装... 就拖曳水池开展了风场研究,对敞开式风场风阻试验进行了可行性验证.在此基础上,对一缩尺比为1.0∶87.5的3 100箱集装箱船模进行了风阻测试与集装箱布置优化分析,结合一系列布置方案试验结果以及计算流体力学CFD数值模拟计算,讨论了集装箱布置对船舶风阻的影响.结果表明:敞开式风场中风阻试验是一种简单有效的新式测量方法;试验结果与CFD及ITTC推荐公式进行了交叉验证,具有一定可靠性,CFD在精度与细节模拟上效果更佳;布置优化可以有效减少大型集装箱船风阻. 展开更多

关键词 大型集装箱船 敞开式风场 风阻 试验方法 布置优化

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适用于超大型集装箱船的外飘砰击规范要求对比 被引量：1

11

作者 杨源 唐文勇 +1 位作者 陆明锋 沈亚明 《船海工程》 北大核心 2017年第4期34-40,共7页

针对超大型集装箱船在恶劣海况下航行时的外飘砰击问题,总结目前各船级社规范的外飘砰击强度校核要求的特点,以某超大型集装箱船为例,对适用各规范要求下的砰击压力和最小板厚要求进行计算对比,分析其间的显著差异和参数敏感性,为超大... 针对超大型集装箱船在恶劣海况下航行时的外飘砰击问题,总结目前各船级社规范的外飘砰击强度校核要求的特点,以某超大型集装箱船为例,对适用各规范要求下的砰击压力和最小板厚要求进行计算对比,分析其间的显著差异和参数敏感性,为超大型集装箱船结构设计提供参考。 展开更多

关键词 外飘砰击 超大型集装箱船 规范校核

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供需平衡的集装箱船舶最大载箱量

12

作者 赵梦梦 陈国庆 +1 位作者 赵一飞 李南南 《上海海事大学学报》 北大核心 2013年第3期38-42,共5页

为帮助班轮公司和船舶建造业预判集装箱船舶大型化趋势,基于全球集装箱贸易量和集装箱船舶运力相互平衡的原理,采用1996年到2011年大型集装箱船舶数量与集装箱货运量的统计数据,建立集装箱船舶的船型和数量的回归方程,并以此为基础预测2... 为帮助班轮公司和船舶建造业预判集装箱船舶大型化趋势,基于全球集装箱贸易量和集装箱船舶运力相互平衡的原理,采用1996年到2011年大型集装箱船舶数量与集装箱货运量的统计数据,建立集装箱船舶的船型和数量的回归方程,并以此为基础预测2030年前后的巨型集装箱船舶载重量.该方法是在集装箱船型领域的一项探索,也可作为干散货船、油船等其他类型船的最大载货量预测的参考. 展开更多

关键词 集装箱船 最大载箱量 回归分析

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基于可变航速的支线集装箱船舶调度优化模型与算法 被引量：7

13

作者 计明军 张开放 +1 位作者 祝慧灵 张燕 《运筹与管理》 CSSCI CSCD 北大核心 2019年第11期18-26,共9页

随着航运市场的竞争不断加剧和集装箱船舶大型化的发展,越来越多的航运企业选择轴-辐式航运网络模式。支线船舶调度问题作为轴-辐式航运网络的重要组成部分受到研究者的高度关注。本文研究了可变航速和经济航速两种情境下的支线船舶调... 随着航运市场的竞争不断加剧和集装箱船舶大型化的发展,越来越多的航运企业选择轴-辐式航运网络模式。支线船舶调度问题作为轴-辐式航运网络的重要组成部分受到研究者的高度关注。本文研究了可变航速和经济航速两种情境下的支线船舶调度问题,同时考虑枢纽港和喂给港的取送箱时间窗限制,以航运企业运营成本最小化为目标函数建立非线性混合整数规划模型。首先使用专业的规划求解器进行小规模算例的求解,验证了模型的准确性。同时运用改进的遗传算法对大规模支线船舶优化调度模型进行求解。为了提高求解效果,进一步设计了多智能体进化算法进行求解。数值结果表明,可变航速的运营成本低于经济航速的运营成本;在算法效率方面,改进遗传算法收敛速度较快,多智能体进化算法则可以提高求解精度。 展开更多

关键词 轴-辐式网络 支线船舶调度 非线性规划模型 遗传算法 多智能体进化算法

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支线航运网络下集装箱分配与船舶调度联合优化 被引量：3

14

作者 孔灵睿 计明军 +2 位作者 孙以宁 关云潇 郭兴海 《系统工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期811-826,共16页

将产生集装箱运输任务的货源点加入至轴辐式航运网络的支线运输网络中,构建了三级支线运输网络.考虑货源点集装箱在不同喂给港的分配对支线船舶运输成本的影响,以三级支线网络的总运输成本最小为目标,建立了集装箱分配与支线船舶调度联... 将产生集装箱运输任务的货源点加入至轴辐式航运网络的支线运输网络中,构建了三级支线运输网络.考虑货源点集装箱在不同喂给港的分配对支线船舶运输成本的影响,以三级支线网络的总运输成本最小为目标,建立了集装箱分配与支线船舶调度联合优化模型.针对模型,首先设计两阶段算法进行求解;然后,基于列生成的思想设计了整合优化求解算法.算例实验表明对于小规模算例,整合优化算法的求解结果与Gurobi的计算结果仅相差1%左右;对于大规模算例,整合优化算法的求解结果均优于Gurobi,从而验证了整合优化算法的效率;此外,整合优化算法的求解结果相比于两阶段算法有显著提高,证明了整合优化集装箱分配与支线船舶调度的重要性. 展开更多

关键词 支线集装箱船舶调度 集装箱分配 整合优化 列生成

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考虑换船作业的长江干线集装箱船舶调度 被引量：2

15

作者 王清斌 肖勤飞 +1 位作者 李秀英 计明军 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期41-47,54,共8页

考虑换船作业情况,建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型,提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法;针对模型特点,考虑基因融合及基因修复,设计改进遗传算法对问题进行求解,应用案... 考虑换船作业情况,建立以总运输成本最小为目标的非线性规划模型,提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法;针对模型特点,考虑基因融合及基因修复,设计改进遗传算法对问题进行求解,应用案例获得集装箱船舶调度优化方案;采用多算例方法将考虑换船作业与不考虑换船作业的调度方案进行对比分析.结果表明,考虑换船作业可以降低运输总成本,减少船公司的投入运力,有效提高投入运力的综合利用率,增强船公司的竞争力,为船公司制定船舶调度方案提供决策参考. 展开更多

关键词 水路运输 换船作业 非线性规划 不定期集装箱船舶调度 改进遗传算法

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10000箱大型集装箱船典型货舱结构极限强度

16

作者 滕蓓 管义锋 +2 位作者 祁恩荣 顾根南 咸屹 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第12期16-21,共6页

目前集装箱船的运力越来越大,在追逐高效设计的时候往往忽视了结构的安全可靠性,近10年里有多艘大型集装箱船发生了安全营运事故,甚至有2条在海上直接发生船体结构失效折断的恶性事件,据调查其在设计中低估了结构承载能力。为了保证大... 目前集装箱船的运力越来越大,在追逐高效设计的时候往往忽视了结构的安全可靠性,近10年里有多艘大型集装箱船发生了安全营运事故,甚至有2条在海上直接发生船体结构失效折断的恶性事件,据调查其在设计中低估了结构承载能力。为了保证大型集装箱船在营运中使用的安全性和航行时结构的可靠性,国际船级社协会专门组织部长级会议研讨提高载荷设计值,要求评估典型货舱结构的极限强度,修改集装箱船的规范要求,以此避免今后大型集装箱船再次遭遇严重事故。本文针对1艘10 000箱大型集装箱船的典型货舱结构,基于逐步破坏法和非线性有限元法,分别计算了垂向和水平方向的极限强度,以及垂向和水平联合作用下的极限强度。计算结果表明,在初步设计阶段评估大型集装箱船的货舱结构极限强度时,可以采用规范要求的逐步破坏法,但是考虑到海上波浪环境条件的恶劣性,以及集装箱船自身结构的特殊性,应该利用非线性有限元法进行直接计算。 展开更多

关键词 大型集装箱船 极限承载能力 逐步破坏法 非线性有限元法

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S-175船关键剖面的入水砰击模拟 被引量：2

17

作者 何广华 张子豪 +1 位作者 武雨嫣 荆芃霖 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1058-1064,共7页

为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗... 为了对实际船舶在恶劣海况下的入水砰击载荷进行精确的预报和分析,模型根据S-175集装箱船的横剖线图,分别对船艏、船舯、船艉建立了实尺度的船体剖面模型,选用软件LS-DYNA对3种关键剖面进行了数值模拟。采用显式有限元方法和任意拉格朗日-欧拉算法,有效地对物质结构边界的运动进行了跟踪。为了验证该数值模型的可靠性和精确性,对二维楔形体进行了数值模拟,其结果与试验数据吻合较好。以已有研究中实际船舶不同剖面处的下沉速度作为参考速度,对3种剖面分别进行了入水砰击模拟。该研究结果对S-175集装箱船砰击载荷的预报以及船型优化具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 集装箱船 实尺度 关键剖面 入水砰击 LS-DYNA软件 有限元方法 任意拉格日-欧拉算法 载荷预报

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