文档介绍:船舶与海洋工程结构分析
船舶与海洋工程结构分析
【摘耍】近年来,船舶与海洋工程向着高技术化方向发展。 因为它所在的环境条件因索具有一定的复杂和特殊性,加上船舶与海 洋工程结构系统本身的庞大和复杂性,让传统的结构力学不能够很好 的适应和解决好船舶与海洋工程结构发展所带来的问题。因此,对船 舶与海洋工程结构的研究和发展需要从新的角度出发,为船舶结构与 海洋工程结构系统打造一个适合二十一世纪的平台,接受新世纪所带 来的新的挑战。
【关键词】船舶;海洋工程;结构力学;分析研究
面对高技术海洋平台和高性能船舶的飞速发展,我们对船舶与海 洋工程结构的研究,需要面对面对问题,面对挑战,也需要新的结构 力学理论去适应船舶与海洋工程结构的需要,向着更专业的发现发展。
1对船舶在波浪状的载荷计算的流固的耦合理论
流固耦合理论在近年有了一定的发展,它对船舶运动与流体的载 荷计算分为频域法和时域法两种。
频域法是把系统的输入和输出都假设成简谐量,从而使问题简化 成扰动速度势边值求解问题的方法。各类的切片理论成为了应用最为 广泛的流体力学方法,其中的线性切片理论对船舶运动理论的发展更 是有了巨大的促进作用。新世纪计算机业飞速发展,它对三维流流体 动力的计算问题的解决提供了可能,让研究工作从常边界元发展道路 高阶的边界元法。
流固耦合问题具有强非线性的特点,因此加强二阶非线性理论的 研究就变得十分必耍了频域法只能够解析一些弱非线性的问题,在强 非线性问题上就需要采用时域法进行解决了。
时域法是直接建立一个关于速度势的初值和边值的问题,得到水 动的压力和运动响应与时间变化的相关性的过程的方法。
吋域法主要用于研究全非线性理论、基于线性自由面的条件方法 研究、基于线性分析途径研究。全非线性理论是一种对三维物体与完 全非线性物-波的相互作用进行时间积分的方法。线性自由面条件方 法的研究主要是把自由面作线性化,做…些波浪增阻、辐射和绕射等 问题的计算,这方而研究有着重要的研究价值。基于线性分析途径的 研究是通过理论的计算结果,再对瞬时的粘性阻尼力、动浮力等的影 响加以考虑,从而求解运动与水动压力的吋间过程的研究,这种方法 不能够适应刚体的大幅值运动。
2有关海上结构物碰撞的计算
关于船舶与海洋工程结构的碰撞问题涉及到船舶与船舶、海洋平 台、沙土、桥梁码头等许多方面。一般在碰撞吋的结构动力产生的是 非线性响应,碰撞时会出现屈曲、塑性变形和撕裂现象,这取决于碰 撞体的结构、材料、碰撞的位置角度和碰撞速度等。因为碰撞吋有船 体的刚性运动并伴有结构物的变形,所以,必须对碰撞进行具体的分 析和研究。总体可以将碰撞力学分为外部碰撞力学和内部碰撞力学, 其中内部碰撞力学是研究的重点。
对结构碰撞进行研究的基础是塑性动力学,其屮内部碰撞力学研 究方法主要有刚塑性方法、限元法或者经验公式法。在对碰撞进行分 析的前期主要是从能量相等方面出发,使船只碰撞的动能损失和相撞 时产生的塑性变形所吸收的能量相等进行问题处理。因为限元法的充 分发展,已经能够把碰撞过程进行精细的描述了,但是在计算过程中 不能完全的考虑流体与刚性运动的作用。外部碰撞力学就随着需求慢 慢的发展起来,并发展出了统一的系统方程用来更详细的描述碰撞过 程。
3船舶与海洋工程结构可靠