船舶工程含力学模型分析

1.1常规排水型船舶,化学品/成品油船（江南厂一三七OO吨）,1.1常规排水型船舶,汽车滚装船（江南厂二四OOO吨）,1.1常规排水型船舶,巴拿马型散货船（江南厂七OOOO吨）,1.1常规排水型船舶,半冷半压式液化气船（江南厂四二OO立方米）,1.1常规排水型船舶052型驱逐舰,1.1常规排水型船舶航空母舰,1.2.1浮力型高速单体船超细长体高速单体船,日本住友重工1993年新技术方案卵形水下剖面载货1000t航速50kn推进动力超导电机,1.2.2浮力型高速多体船,世界上营运的高速船中，普通高速双体船占了相当的比例1973年，世界上第一艘小水线面双体船(SWATH),1.2.2浮力型高速多体船小水线面双体船SWATH,NAVETECHI(美国),1.2.2浮力型高速多体船小水线面双体船SWATH,NAVETECHII(美国),1.2.2浮力型高速多体船小水线面双体船SWATH,1.2.2浮力型高速多体船小水线面双体船SWATH,TAGOS,19,1.2.2浮力型高速多体船多用途高速四体船SLICE(183t,30kn,L=31.7m,B=16.76m,T=4.27m),1.2.2浮力型高速多体船,TRITON(英国)(二年),1.2.2浮力型高速多体船斜支柱小水线面双体船560t,隐身试验艇“海幽灵”号(美国一九九三年),1.2.2浮力型高速多体船穿浪型双体船,飞鹰号(中国一九九八年),1.2.3水动升力型高速船及水翼船,歌乐山号水翼船,1.2.3水动升力型高速船及水翼船,远舟型水翼船,1.2.3水动升力型高速船及水翼型复合船,有义波高6m航速45kn附加波浪阻力系数仅0.2,21世纪高速水翼型复合船,1.2.4空气静压力型高速船及气垫复合船,气垫型复合船TSLA(日本),1.2.5空气动力型高速船掠海地效翼船俄“雌鹞”型导弹攻击艇(400吨级),空气动力型高速船掠海地效翼船,DXFI-I,空气动力型高速船掠海地效翼船,天鹅号地效翼船,空气动力型高速船掠海地效翼船,信天翁3地效翼船,XTW-4地效翼船海上试验与实用艇,XTW-4地效翼船海上试验与实用艇,法国凯旋号战略导弹核潜艇,3.2如何建立力学分析模型,1.建筑物一般都简化成空间框架2.我曾经研究过一个题目：“InfluenceofImperfectconnections”,实例之一,3.2如何建立力学分析模型,实例之二:复合材料结构脱层破坏强度研究,研究背景:层合复合材料在厚度改变的断层处以及曲率发生改变的部位易发生脱层破坏项目之一：直升机复合材料螺旋桨叶片在离心力作用下的强度设计计算方法研究项目之二：玻璃钢反水雷舰艇在爆炸冲击载荷作用下的强度计算方法研究,3.2如何建立力学分析模型,P,P,变截面模型,舱壁与壳体连接,帽型加强材,力学模型,层间剪应力控制的脱层破坏层间拉伸应力控制的脱层破坏,3.2如何建立力学分析模型,实例之三:船舶结构的极限与疲劳强度研究,研究背景a)全社会已更加关注船舶的安全性；b)从1978年至1998年间，全世界船舶事故有38000次；重大事故平均每年超过1000次；c)散货船失踪事故最多，如90年12艘，91年13艘。d)油船事故影响最大，如89年埃克森航运公司的Valdez油船触礁，使该公司总经济损失达75亿美元。,船舶结构的极限与疲劳强度研究马尔他油船1999年12月12日在法国海域断裂下沉,船体的结构形式一直在改进,3.2如何建立力学分析模型,研究船舶结构极限强度的三种常用模型,船体梁加筋板格无加筋板,3.2如何建立力学分析模型,实例之四:超大型浮体在波浪中的动力响应,所谓超大型浮式结构物（VLFS）是指哪些尺度以公里计的浮式海洋结构物，以区别于目前尺度以百米计的船舶和海洋工程结构物，如海洋平台等。一般而言，VLFS可以以沿海岛屿或岛屿群为依托，带有永久或半永久性，具有综合性、多用途的功能。它的设置将对某一区域的社会、经济活动及至政治、军事格局发挥决定性的影响。,VLFS的种类,Mega-Float效果图,Mega-Float模块结构图,美国的MOB方案效果图,VLFS有什么用途？,（1）大量开发和利用海洋资源就必须要在合适的海域建立资源开发和科学研究基地、海上中转基地、海上机场等；（2）当沿海城市缺乏合适的陆域时，可以把一些原本应建在陆地上的设施，如空港、核电站、废物处理厂等，移至或新建在近海海域，以图降低城市噪音和环境污染；（3）在国际水域建立合适军事基地，以图对某地区的政治、军事格局产生战略性的影响。,超大型海洋浮式结构物的几个显著特点,(1)水平尺度与高度的比值非常大-大而柔(2)海洋环境可能是非均匀的-大而非均匀(3)VLFS是一个模块化的结构-大而模块化(4)系泊装置在浮体结构设计中也极为重要(5)VLFS的寿命要在百年以上水弹性响应预报是设计中的关键问题,2GeneralProblemDescription-BasicAssumptions:,1.Matfloatingonanidealfluidlayerofconstantandh,andisundertheactionoflinearshallow-waterwavesofand.2.aandh(orka1,kh1),usealinearshallow-waterwavetheorytomodelthemotionofthefluidlayer.3.TB3,C平均=3,分析结果:,J.Construc.SteelRes.,Vol.52,1999,159-170.,ISSCComparativeStudyofaSideStructureofaMiddleSizeTanker(ISSC1994),改进性研究成果的例子,改进性主要是指某方法中你认为含有不太合理的假设或错误的公式推导(即挑出了毛病)，你加以改进，建立了相似但更为合理或精确的方法。,OriginalProblem,FuzzyLinearProgramming,ModifiedFLP,FuzzyQuadraticProgramming,模糊二次规划数学模型,例子之一,模糊二次规划数学模型,传统的模糊线性规划用一个参数不能真正反映模糊通过对每个目标函数和约束函数各引入一个参数采用“最大支持”原理，把模糊线性规划化为非模糊的二次规划问题求解,CivilEngineeringSystems1990,pp140-147,例子之一,例子之二,层间剪切强度的尺度效应,在我们之前，许多人研究过复合材料弯曲强度的尺度效应；直升机叶片是有层间剪切强度控制的脱层破坏；我们系统研究了层间剪切强度的尺度效应；为了从理论上能解释试验中所观察到的现象，我们提出了一种将断裂力学准则与应力准则相结合的混合破坏准则。,例子之二,复合材料脱层强度预报的数值模型研究动机发现应力准则比较适用于无宏观裂纹的结构断裂力学准则较适用于有宏观裂纹的结构是否能将两者结合，建立一个通用的准则?,例子之二,复合材料脱层强度预报的数值模型基本假设a)脱层发生在层与层之间的界面层上；b)界面层可以采用理想弹塑性模型c)控制破坏的四个独立参数是3c,GIc,13c,GIIc,Gc,位移,O,Fc,力,优点：可以预报脱层破坏的整个过程,例子之二,复合材料脱层强度预报的数值模型理论预报与试验的对比吻合良好结构1结构2,P,P,裂纹扩展不稳定C是最敏感参数尺度效应较小,有稳定扩展阶段GC是最敏感参数尺度效应较大,在国际杂志和会议上发表了多篇论文,例子之三,OriginalRosenbluethMethod,例子之三,OriginalRosenbluethMethod,Twodeficiencies:(1)Singular(2)UnstableAccuracy,例子之三,ModifiedRosenbluethMethod,ModifiedRosenbluethMethod,例子之三,ModifiedRosenbluethMethod,Twodeficienciesovercome,例子之四,船体梁极限弯矩的简化计算公式,PaikThecurrentstatus;Thepurposeofyourpaper.2ProblemFormulationAssumptionsmadeandthecompletemathematicalmodel3SolutionMethodologyTheadoptedsolutionmethodologyanditsadvantages,科技论文的一般程式,4ExperimentsTo