一种考虑几何非线性的冰与结构物动力耦合计算方法

    公开(公告)号:CN113779834B

    公开(公告)日:2023-12-01

    申请号:CN202111045981.8

    申请日:2021-09-07

    Abstract: 本发明属于极地工程材料强度计算技术领域,具体涉及一种考虑几何非线性的冰与结构物动力耦合计算方法。本发明采用近场动力学和有限元法结合的方式进行冰体与悬臂梁结构动力耦合计算,能实现冰与结构物非线性动力作用的耦合,具有效率高,计算结果准确等优点。本发明依据近场动力学方法求解冰体冲击载荷,将冰载荷通过点到面的形式作用到悬臂量面元上,利用非线性动力有限元形成总体刚度矩阵和等效节点力,采用非线性有限元法计悬臂梁的应力和应变,再以悬臂梁新的构型作为接触边界重新求解冰载荷,继续求解变形悬臂梁的刚度矩阵和不平衡力,最后进行迭代计算,通过判断不平衡力是否收敛,计算出最终的冰体与悬臂梁非线性动力耦合的结果。

    一种基于“粒子对”积分形式的“键型”近场动力学方法

    公开(公告)号:CN114065599A

    公开(公告)日:2022-02-18

    申请号:CN202111300846.3

    申请日:2021-11-04

    Abstract: 本发明属于基于无网格方法的数值仿真技术领域,具体涉及一种基于“粒子对”积分形式的“键型”近场动力学方法。本发明针对问题域,将目标物体离散为一定体积的若干物质点;对离散的物质点在一定的近场域内进行邻域粒子搜索,将所有物质点与其邻域内物质点将形成一个个有序的“粒子对”;通过“粒子对”作用方式进行粒子应能密度积分求解,并对由于近场域截断导致材料刚度降低进行表面修正;最后,在时间积分循环内,采用“粒子对”形式进行近场力求解。本发明基于“键型”近场动力学方法以“粒子对”的形式代替传统邻域粒子全配对的形式进行近场力求解,克服了传统方法计算重复性问题,达到计算量减少、计算效率明显提升,时间成本降低的效果。

    一种层冰工况船舶推力减额分数数值估计方法

    公开(公告)号:CN111079286A

    公开(公告)日:2020-04-28

    申请号:CN201911294887.9

    申请日:2019-12-16

    Abstract: 本发明提供的是一种层冰工况船舶推力减额分数数值估计方法。一、基于目标船舶开展裸船体的水阻力数值模拟,采集不同航速下的裸船体的水阻力。二、基于目标船舶开展船后自航数值模拟,采集不同航速、转速下的水阻力、螺旋桨有效推力以及扭矩。通过推力减额定义求解出船舶水中的推力减额。三、通过带附着冰的目标船自航模型开展船后自航模拟,采集不同航速、转速下的水阻力、螺旋桨有效推力以及扭矩。基于有效推力的差额来完成冰中的推力减额,求得冰水中的推力减额分数。该方法考虑了冰对伴流场的影响以及冰对螺旋桨的阻塞作用,忽视了碎冰与桨直接接触的影响,可以有效解决目前采用常规船舶计算推力减额方法误差较大的问题。

    一种基于“粒子对”积分形式的“键型”近场动力学方法

    公开(公告)号:CN114065599B

    公开(公告)日:2024-09-06

    申请号:CN202111300846.3

    申请日:2021-11-04

    Abstract: 本发明属于基于无网格方法的数值仿真技术领域,具体涉及一种基于“粒子对”积分形式的“键型”近场动力学方法。本发明针对问题域,将目标物体离散为一定体积的若干物质点;对离散的物质点在一定的近场域内进行邻域粒子搜索,将所有物质点与其邻域内物质点将形成一个个有序的“粒子对”;通过“粒子对”作用方式进行粒子应能密度积分求解,并对由于近场域截断导致材料刚度降低进行表面修正;最后,在时间积分循环内,采用“粒子对”形式进行近场力求解。本发明基于“键型”近场动力学方法以“粒子对”的形式代替传统邻域粒子全配对的形式进行近场力求解,克服了传统方法计算重复性问题,达到计算量减少、计算效率明显提升,时间成本降低的效果。

    一种非冻结可破碎模型冰及其制备方法

    公开(公告)号:CN112300472A

    公开(公告)日:2021-02-02

    申请号:CN202011279167.8

    申请日:2020-11-16

    Abstract: 本发明属于船舶工程技术领域,具体涉及一种非冻结可破碎模型冰及其制备方法。本发明的非冻结可破碎模型冰可以在常规拖曳水池中使用,与冰水池中的冻结模型冰相比二者除了材料力学性质上没有本质差异,可以极大的降低了试验研究的成本。可通过三点弯曲试验可以得到不同硬脂酸和聚乙烯配比下的模型冰强度,可以实现不同比尺的模型试验。本发明使用的聚乙烯和硬脂酸两种材料与天然冰密度基本相同,因此可以保证模型冰与天然冰之间相同的漂浮特性。本发明的非冻结可破碎模型冰制备方法简单,采用融化后冷却的方式制作模型冰极大的降低了模型冰制作的难度,同时也降低了时间成本。

    一种层冰工况船舶推力减额分数数值估计方法

    公开(公告)号:CN111079286B

    公开(公告)日:2022-06-17

    申请号:CN201911294887.9

    申请日:2019-12-16

    Abstract: 本发明提供的是一种层冰工况船舶推力减额分数数值估计方法。一、基于目标船舶开展裸船体的水阻力数值模拟,采集不同航速下的裸船体的水阻力。二、基于目标船舶开展船后自航数值模拟,采集不同航速、转速下的水阻力、螺旋桨有效推力以及扭矩。通过推力减额定义求解出船舶水中的推力减额。三、通过带附着冰的目标船自航模型开展船后自航模拟,采集不同航速、转速下的水阻力、螺旋桨有效推力以及扭矩。基于有效推力的差额来完成冰中的推力减额,求得冰水中的推力减额分数。该方法考虑了冰对伴流场的影响以及冰对螺旋桨的阻塞作用,忽视了碎冰与桨直接接触的影响,可以有效解决目前采用常规船舶计算推力减额方法误差较大的问题。

    一种考虑几何非线性的冰与结构物动力耦合计算方法

    公开(公告)号:CN113779834A

    公开(公告)日:2021-12-10

    申请号:CN202111045981.8

    申请日:2021-09-07

    Abstract: 本发明属于极地工程材料强度计算技术领域,具体涉及一种考虑几何非线性的冰与结构物动力耦合计算方法。本发明采用近场动力学和有限元法结合的方式进行冰体与悬臂梁结构动力耦合计算,能实现冰与结构物非线性动力作用的耦合,具有效率高,计算结果准确等优点。本发明依据近场动力学方法求解冰体冲击载荷,将冰载荷通过点到面的形式作用到悬臂量面元上,利用非线性动力有限元形成总体刚度矩阵和等效节点力,采用非线性有限元法计悬臂梁的应力和应变,再以悬臂梁新的构型作为接触边界重新求解冰载荷,继续求解变形悬臂梁的刚度矩阵和不平衡力,最后进行迭代计算,通过判断不平衡力是否收敛,计算出最终的冰体与悬臂梁非线性动力耦合的结果。

    一种二维及三维浮冰场或碎冰场生成方法

    公开(公告)号:CN110135115A

    公开(公告)日:2019-08-16

    申请号:CN201910496432.9

    申请日:2019-06-10

    Abstract: 本发明属于浮冰或碎冰阻力计算领域,具体涉及一种二维及三维浮冰场或碎冰场生成方法,通过确定平面浮冰或碎冰场的几何参数;在浮冰或碎冰场内均匀分布海冰物质点;在浮冰或碎冰场内随机分布N个维诺点;依据两者位置关系基于FROTRAN语言将海冰物质点划分成N个区域;依据面积逼近形成平面不同密集度的包含N个浮冰或碎冰块的浮冰或碎冰场;依据给定的厚度随机数生成三维不同密集度的包含N个浮冰或碎冰块的浮冰或碎冰场。本发明将维诺函数法应用到近场动力学中,实现给定区域内随机划分成有限数量浮冰或碎冰块,采用面积逼近方法形成不同密集度的浮冰或碎冰场,基于厚度随机数形成给定范围内不同厚度的浮冰或碎冰块。形成更贴近于实际的浮冰或碎冰生成方法。

    一种冰级螺旋桨单桨叶冰载荷及应力应变测试装置

    公开(公告)号:CN118624198A

    公开(公告)日:2024-09-10

    申请号:CN202410915045.5

    申请日:2024-07-09

    Abstract: 本发明提供一种冰级螺旋桨单桨叶冰载荷及应力应变测试装置,支撑结构由铝型材框架、T型槽平台、箱型支撑架以及轴承座等构成,主要用于固定冰载荷驱动及测试装置。铝型材框架上端则安装有模型冰驱动结构,该结构由单螺杆双滑轨、步进马达、模型冰固定板以及高度调整器等构成,主要实现模型冰的匀速运动。而应力应变测试系统位于单桨叶的侧部,由高速摄像机、探照灯、同步器以及应变分析软件等构成。本发明适用于冰级螺旋桨单桨叶冰载荷及应力应变测试试验研究,实现了冰桨接触过程中冰载荷与应力应变的同步测试,具有载荷测试信号更加稳定,平台整体振动及桨轴变形更小,测试精度更高等优点。

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