倒车停船性能数值模拟

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作者 彭力 詹成胜 《船海工程》 北大核心 2025年第4期19-25,共7页

采用将真实桨简化的螺旋桨体积力法进行倒车停船操纵运动数值模拟,通过油船KVLCC1相匹配的FP桨倒车停船工况的水动力性能模拟计算、船舶倒车停船操纵运动模拟计算、将计算结果与试验结果对比分析等工作,验证了螺旋桨体积力法在船舶倒车... 采用将真实桨简化的螺旋桨体积力法进行倒车停船操纵运动数值模拟,通过油船KVLCC1相匹配的FP桨倒车停船工况的水动力性能模拟计算、船舶倒车停船操纵运动模拟计算、将计算结果与试验结果对比分析等工作,验证了螺旋桨体积力法在船舶倒车停船操纵运动数值模拟中的应用。 展开更多

关键词 CFD 停船操纵运动 螺旋桨体积力法

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浮冰反复碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应实验研究

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作者 肖雯 吴雄 +2 位作者 李应刚 王松 朱凌 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1090-1099,共10页

本文采用水平冲击试验装置开展楔形刚性冲头与楔形冰体反复碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应实验,研究蜂窝金属夹芯板结构塑性变形损伤、下面板位移时程曲线和碰撞力时程曲线等动态响应特性,分析冰体反复碰撞和刚体反复碰撞对蜂窝金属夹芯... 本文采用水平冲击试验装置开展楔形刚性冲头与楔形冰体反复碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应实验,研究蜂窝金属夹芯板结构塑性变形损伤、下面板位移时程曲线和碰撞力时程曲线等动态响应特性,分析冰体反复碰撞和刚体反复碰撞对蜂窝金属夹芯板动态响应的差异。研究结果表明:随着楔形冰体反复碰撞次数的增加,碰撞力峰值持续增大,碰撞接触时间明显缩短,蜂窝金属夹芯板上下面板的局部凹陷和整体弯曲变形逐渐增大,蜂窝芯层压缩量逐渐增加直至密实化;由于碰撞过程中存在冰体破碎现象,冰体碰撞接触面积增大,与刚性反复碰撞相比,冰体反复碰撞作用下夹芯板上面板中点的最终挠度偏小,但局部损伤面积明显偏大;随着碰撞次数的增加,蜂窝金属夹芯板结构塑性累积变形由一条塑性铰线发展演化为椭圆形塑性区。 展开更多

关键词 浮冰反复碰撞 蜂窝金属夹芯板 动态响应 实验研究

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融合EEMD与HGS-LSTM的船厂生产车间能耗预测

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作者 王冲 华德睿 +2 位作者 彭江 黄林 陈奕沅 《船海工程》 北大核心 2025年第4期115-120,126,共7页

为精准预测船厂生产车间的能耗,提出一种融合了集合经验模态分解(EEMD)与长短期记忆网络(LSTM)的能耗预测模型。采用EEMD模型对能耗时序数据进行分解,降低原始时序的不稳定性;采用饥饿游戏搜索算法(HGS)对LSTM的超参数进行优化,并对分... 为精准预测船厂生产车间的能耗,提出一种融合了集合经验模态分解(EEMD)与长短期记忆网络(LSTM)的能耗预测模型。采用EEMD模型对能耗时序数据进行分解,降低原始时序的不稳定性;采用饥饿游戏搜索算法(HGS)对LSTM的超参数进行优化,并对分解的各本征模函数进行预测,将各个预测结果叠加得到最终预测结果;采用LSTM网络、PSO-LSTM网络、HGS-LSTM网络、EEMD-LSTM网络与该组合模型对某中型造船厂生产车间能耗数据进行预测。实验结果表明,EEMD-HGS-LSTM模型具有更高的预测精度,在单步和多步预测中的MAE、RMSE均明显低于其他对比预测模型。 展开更多

关键词 车间能耗预测 集合经验模态分解 长短期记忆网络 饥饿游戏搜索算法

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基于SVR的船舶简化分离型模型水动力系数辨识研究 被引量：1

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作者 宋利飞 王毓清 +3 位作者 彭伟 李培勇 刘禹杉 张永峰 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第1期65-75,共11页

[目的]为解决船舶分离型(MMG)模型水动力系数辨识存在的共线性和参数漂移问题,提出一种基于支持向量回归(SVR)的三自由度简化分离型模型建模方法。[方法]首先,在样本数据的基础上提出一种数据预处理策略,以提升样本的有效性;然后,通过La... [目的]为解决船舶分离型(MMG)模型水动力系数辨识存在的共线性和参数漂移问题,提出一种基于支持向量回归(SVR)的三自由度简化分离型模型建模方法。[方法]首先,在样本数据的基础上提出一种数据预处理策略,以提升样本的有效性;然后,通过Lasso回归算法筛选对模型影响较显著的水动力系数,以减小多重共线性的程度;接着,针对分离型模型推导水动力系数辨识的回归模型,通过SVR进行水动力系数辨识;最后,采用差分法和数据中心化重构回归模型,以削弱参数漂移对水动力辨识误差的影响。[结果]试验结果显示,水动力系数预报值与数值模拟结果吻合较好,均方根误差(RMSE)和相关系数(CC)的计算结果均在良好范围内。[结论]通过SVR算法可以成功辨识出分离型模型的水动力导数,辨识得到的水动力系数精度较高,并且所建立的模型具有较好的预报能力和鲁棒性。 展开更多

关键词 船舶 操纵性 水动力学 数学模型 参数辨识 支持向量回归 白箱建模

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Co-Kriging方法在潜艇变舵角水动力预测上的应用

5

作者 齐波 程细得 《船海工程》 北大核心 2025年第4期13-18,共6页

针对潜艇在大舵角工况下的水动力难以预测,以装配X型艉舵的Joubert BB2潜艇为研究对象,采用Co-Kriging模型融合高、低可信度样本数据,对BB2潜艇变单舵角耦合攻角工况下的水动力进行建模预测,高、低可信度的样本数据采用不同密度网格的CF... 针对潜艇在大舵角工况下的水动力难以预测,以装配X型艉舵的Joubert BB2潜艇为研究对象,采用Co-Kriging模型融合高、低可信度样本数据,对BB2潜艇变单舵角耦合攻角工况下的水动力进行建模预测,高、低可信度的样本数据采用不同密度网格的CFD数值计算结果区分,同时后续在大舵角区间上进行EI序贯加点以不断提高预测精度。在相同的计算资源下对比Kriging方法,并采用测试集对模型精度进行误差验证。结果显示,Co-Kriging模型对于潜艇变舵角工况下的水动力预测具有适用性,在大舵角区间内,EI加点策略能够在误差较大的变量边界处进行加点,提升了模型预测精度,同时相对于Kriging模型,Co-Kriging模型也存在精度和效率上的优势。 展开更多

关键词 潜艇 水动力 Co-Kriging模型 EI准则

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复合材料夹芯板反复冲击损伤累积特性实验研究

6

作者 沈云龙 李应刚 +3 位作者 黄鑫华 王全华 朱凌 王纬波 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1542-1549,共8页

本文采用INSTRON 9350落锤冲击试验机进行了碳纤维增强复合材料PVC泡沫夹芯板反复冲击加载实验,得到了冲击力-时间、冲击力-位移曲线以及复合材料损伤试验图等,研究了反复冲击载荷下复合材料夹芯板动态响应与损伤累积演化机制。研究结... 本文采用INSTRON 9350落锤冲击试验机进行了碳纤维增强复合材料PVC泡沫夹芯板反复冲击加载实验,得到了冲击力-时间、冲击力-位移曲线以及复合材料损伤试验图等,研究了反复冲击载荷下复合材料夹芯板动态响应与损伤累积演化机制。研究结果表明,反复冲击载荷作用下复合材料夹芯板不仅会导致动态变形与损伤程度不断累积,而且还可能产生损伤模式演化。随着反复冲击次数的增加,复合材料夹芯板结构弯曲刚度逐渐降低,结构出现明显的弱化现象。 展开更多

关键词 复合材料夹芯板 反复冲击 损伤累积 实验研究

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水下爆炸冲击波与复合材料层合板的相互作用

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作者 郑智午 李应刚 李晓彬 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第17期77-83,共7页

复合材料具有重量轻、强度高等特点,在舰船结构安全与轻量化领域具有广泛潜在应用价值。本文采用声-固耦合方法建立了水下爆炸冲击波与碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板相互作用数值分析模型,研究了冲击波与复合材料结构相互作用过程... 复合材料具有重量轻、强度高等特点,在舰船结构安全与轻量化领域具有广泛潜在应用价值。本文采用声-固耦合方法建立了水下爆炸冲击波与碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板相互作用数值分析模型,研究了冲击波与复合材料结构相互作用过程,阐明了水下爆炸冲击能量耗散分配机制,验证了声-固耦合渐进损伤分析方法的可靠性。在此基础上,研究了层合板厚度及结构材质对相互作用关系的影响。研究结果表明,爆炸冲击波作用在复合材料层合板上,约31%的冲击波能量以靶板面内损伤和振动的方式耗散掉,约69%的能量在靶板弹性作用下反射回水域中;随着复合材料层合板厚度增加,反射能量的占比逐渐增加,吸收能量占比减小,靶板内部损伤与变形减小;相同水下爆炸冲击载荷作用下,复合材料层合板相对于等质量5A06铝板和Q235钢板具有更优良的抗冲击性能。 展开更多

关键词 水下爆炸冲击波 复合材料层合板 相互作用 能量分配机制

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船用泡沫铝夹层板在低温下的冲击动态响应研究 被引量：10

8

作者 郭开岭 朱凌 +2 位作者 李应刚 余同希 周青文 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期591-601,共11页

泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击... 泡沫铝夹层板具有良好的动态能量吸收性能,在极地船舶抗冲击防护方面具有巨大的潜在应用前景。文章利用ABAQUS有限元软件,结合准静态拉伸压缩材料试验,建立了船用泡沫铝夹层板的低温动态冲击数值仿真模型,研究了其动态冲击响应与抗冲击性能,并采用Instran 9350落锤冲击试验机对数值仿真模型进行了试验验证。在此基础上,研究了低温和冲击能量对船用泡沫铝夹层板动态冲击响应的影响。结果表明,随着冲击能量的增加,常温和低温条件下船用夹层板的冲击力峰值、最大挠度和最终挠度遵从乘幂增长规律。与常温相比,低温下船用泡沫铝夹层板的面板变形较小,且随着冲击能量的增加,低温的影响更为显著,即船用泡沫铝夹层板在低温下具有更好的抗冲击性能。 展开更多

关键词 船用泡沫铝夹层板 低温 抗冲击性能 数值仿真 实验

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浮冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应研究 被引量：1

9

作者 吴雄 李应刚 +2 位作者 肖雯 蔡伟 朱凌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期204-209,共6页

采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合混凝土冰材料数值模型,建立了楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应数值仿真模型,得到了碰撞过程的冲击力时间曲线和冲击力位移曲线、蜂窝金属夹芯板的变形以及冲击能量分配情况,并开展了楔形冰-... 采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,结合混凝土冰材料数值模型,建立了楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板动态响应数值仿真模型,得到了碰撞过程的冲击力时间曲线和冲击力位移曲线、蜂窝金属夹芯板的变形以及冲击能量分配情况,并开展了楔形冰-蜂窝金属夹芯板碰撞冲击试验验证。研究结果表明,楔形冰碰撞下蜂窝金属夹芯板上面板表现为局部凹陷与整体弯曲的耦合变形模式,下面板表现为整体弯曲变形模式,冲击能量转化为蜂窝金属夹芯板的变形能和楔形冰的回弹动能以及冰体破碎耗散能量,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了数值计算模型的准确性。在此基础上,研究了浮冰碰撞冲击位置以及蜂窝芯层厚度对其动态响应及能量分配的影响规律。 展开更多

关键词 蜂窝金属夹芯板 浮冰碰撞 动态响应 能量吸收 试验验证

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冲击载荷下周期性层状管结构中应力波衰减特性研究 被引量：2

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作者 李应刚 周雷 +1 位作者 朱凌 郭开岭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期124-127,161,共5页

利用分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)开展了周期性层状管结构的动态冲击试验,结合有限元数值仿真研究了冲击载荷作用下周期性层状管结构中瞬态应力波传播与衰减特性。基于固体晶格能带理论,研究了周期性层状管结构的带隙特性,阐明了... 利用分离式霍普金森压杆试验装置(SHPB)开展了周期性层状管结构的动态冲击试验,结合有限元数值仿真研究了冲击载荷作用下周期性层状管结构中瞬态应力波传播与衰减特性。基于固体晶格能带理论,研究了周期性层状管结构的带隙特性,阐明了能带结构与应力波频谱衰减区域的对应关系,分析了层状管的材料和结构参数对带隙的影响。研究结果表明,周期性层状管结构具有良好的冲击应力波衰减特性和抗冲击性能,其应力波衰减特性主要由其带隙引起,层状管的材料和结构参数对带隙的频率范围和宽度具有有效的调节作用。该研究工作可以为工程抗爆抗冲击提供新思路。 展开更多

关键词 周期层状管结构 应力波衰减 抗冲击 带隙 SHPB

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局域共振船体板架超结构低频隔振特性研究 被引量：2

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作者 陈鼎康 李欣欣 +1 位作者 李应刚 朱凤娜 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2023年第5期221-226,共6页

声学超材料独特的亚波长带隙特性使其在船舶工业低频减振降噪领域呈现广泛的潜在应用价值。针对船舶机械设备低频振动和噪声控制问题,采用Solid-Shell多物理场耦合有限元法研究局域共振船体板架超结构弯曲波传播特性,分析船体板架超结... 声学超材料独特的亚波长带隙特性使其在船舶工业低频减振降噪领域呈现广泛的潜在应用价值。针对船舶机械设备低频振动和噪声控制问题,采用Solid-Shell多物理场耦合有限元法研究局域共振船体板架超结构弯曲波传播特性,分析船体板架超结构弯曲波带隙机理与减振特性,研究局域共振子的宽度与高度、面板厚度对弯曲波带隙特性与减振特性的影响。研究结果表明,相比典型船体板架结构及阻振质量船体板架结构,局域共振船体板架超结构在低频范围内存在弯曲波带隙,显示出优良的低频隔振性能,可以有效隔离船舶机械设备低频振动激励源。 展开更多

关键词 振动与波 船体板架超结构 局域共振 弯曲波带隙 低频隔振

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切口节点疲劳试验及损伤演化仿真研究

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作者 孙迪 甘进 吴卫国 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1249-1256,共8页

针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理... 针对经常出现切口的船体结构节点连接处这一疲劳严重部位设计了一种切口试件。采用试验和数值计算方法研究切口节点在恒幅(CA)疲劳载荷下的疲劳特性。首先进行切口试件系列疲劳试验得到典型工况下的疲劳寿命值;然后引入基于损伤力学理论建立疲劳损伤演化模型,推导模型的迭代公式,采用非线性拟合方法拟合试验数据,得到损伤演化模型的相关参数;最后采用用户子程序技术建立疲劳损伤与单元刚度耦合算法进行有限元分析并将仿真结果与试验得到的疲劳寿命进行对比。结果表明:采用损伤-刚度耦合的仿真方法的分析结果与试验结果符合较好。 展开更多

关键词 切口试件 损伤演化 疲劳仿真 疲劳试验 UMAT(用户材料子程序)

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