運動響應的案例
基于AQWA的圓筒型浮式防波堤波浪運動響應分析（上）
摘 要：利用水動力分析軟件AQWA,基于三維勢流理論，采用數值分析法對圓筒型浮式防波堤進行了水動力研究；計算得到了不同浪向下的防波堤幅值響應算子、不同水深下的附加質量、防波堤運動響應和纜索張力。研究結果表明：本浮式防波堤橫蕩、縱蕩與垂蕩運動主要由低頻運動引起；由于系泊纜多為艏纜和艉纜，因而浮體縱蕩運動時域幅值較小，相較橫蕩與垂蕩的運動幅值小一個數量級。
關鍵詞：港口工程;三維勢流理論;浮式防波堤;幅值響應算子;附加質量;
0 引 言
隨著人類對海洋資源開發的深入，對沿岸結構和某些海洋工程結構物保護的需求也越來越大。防波堤作為一種重要的現代海洋工程結構物，能起到減弱外海波浪強度、維持堤內水域平穩、保護港內建筑及海洋工程結構物安全的作用。浮式防波堤是一種常見的海洋工程結構物，主要由浮體結構和系泊系統組成。目前對于浮式防波堤水動力性能的研究大部分是通過數值模擬和物理模型試驗進行。
展開 基于AQWA的救撈作業場錨泊分析
表3 海洋環境參數
2 頻域計算結果及驗證
不規則的海浪可以簡化為無數個頻率、方向和波幅不同的規則波疊加[5]，因此對艦船的靜水力結果和規則波中的頻域進行了計算，通過頻域分析可以得到模型在不同頻率規則波下的運動響應幅值算子，為后續時域錨泊計算做鋪墊[1]。
2.1 靜水力參數
該文對作業場進行了靜水力計算，計算結果見表4。計算排水量與實際艦船排水量誤差結果為2%，表明靜水力計算結果比較準確。
表4 靜水力計算結果
2.2 響應幅值算子
搖蕩響應幅值算子即單位規則波下艦船的運動幅值。AQWA軟件對艦船的橫搖、艏搖、縱搖、縱蕩、橫蕩和垂蕩6個自由度下隨不同頻率規則波的搖蕩幅值算子定義如公式（1）所示[6]。
式中：Yyζ（ω）為艦船的響應幅值算子；ζA為波幅；YA（ω）為艦船的運動幅值。
救撈作業場在橫向載荷下（90°浪向角）的橫搖響應最嚴重，作業場在波浪作用下發生較大幅度或較高頻的橫搖運動，可能會加大船舶傾斜度和系泊纜繩受力，勢必會對作業場的作業效率和系泊安全造成不利影響，因此需要重點關注。作業場橫搖幅值響應幅值如圖2所示。通過計算浪向角下艦船橫搖響應幅值算子隨周期變化可以得出艦船橫搖運動響應最大為3.56324°/m，對應的浪向角為90°，對應的周期為13.84s，與作業場實際周期誤差在0.7%，進一步驗證了計算的準確性。
3 時域計算結果
取錨泊角為45°下，分別計算船舶在不同浪向角下作業場運動響應最大值和錨纜張力最大值，見表5和表6。
從表5和表6可以看出，船體的橫搖、艏搖、橫蕩運動在浪向角為90°時達到最大值，這是由于作業場橫向載荷的受力面積最大，導致了在橫向浪向下其運動響應最明顯。4個纜繩受力中3號和4號纜繩受力較大，1號和2號纜繩受力較小。
展開 軸向變速運動弦線的非線性振動的穩態響應及其穩定性
研究具有幾何非線性的軸向運動弦線的穩態橫向振動及其穩定性，軸向運動速度為常平均速度與小簡諧漲落的疊加應用Hamilton原理導出了描述弦線橫向振動的非線性偏微分方程，直接應用于多尺度方法求解該方程，建立了避免出現長期項的可解性條件，得到了近倍頻共振時非平凡穩態響應及其存在條件，給出數值例子說明了平均軸向速度、軸向速度漲落的幅值和頻率的影響，應用Liapunov線性化穩定性理論,導出倍頻參數共振時平凡解和非平凡解的不穩定條件，給出數值算例說明相關參數對不穩定條件的影響
軸向變速運動弦線的非線性振動的穩態響應及其穩定性.pdf
展開 『轉貼』遲滯型材料組尼轉軸的分岔
首先用Hamilton原理推導出復數
形式的轉軸運動微分方程，然后用平均法求出各階模態主共振時的平均方程，并分析定
常解的穩定性，最后用奇異性理論分析正常運動和失穩運動響應(異步渦動)的分岔。研
究表明，一定參數條件下，轉軸在通過各階臨界轉速(主共振)時，可能會因受到沖擊而
失穩(Hopf分岔)。正常運動響應在不平衡量較大時有滯后和跳躍現象，而失穩運動響應
是一類余維數較高的非對稱分岔。由于內阻尼的非線性，響應隨轉速增加時還可能產生
二次Hopf分岔，對應原系統的雙調幅運動。做好動平衡及提高外阻尼水平是避免這種
大幅值自激振動的有效措施。
關鍵詞:轉軸;遲滯型材料阻尼;Hopf分岔;自激振動
展開 
橫向有限應變對部分浸入水中平面運動 柔性梁的非線性振動響應的影響
基于Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，根據克希霍夫假設以及拉格朗日函數，得到部分浸入水中柔性梁的大撓度條件下的 運動方程和邊界條件。在運動方程和邊界條件的推導過程中，考慮了橫向有限變形，并運用格林應變張量表示非 零的應變張量分量。然后，應用中心差分法對方程進行數值處理，研究不同渦旋脫落荷載作用下，橫向有限應變 對結構振動響應的影響。結果表明，渦旋脫落荷載超過一定幅值后，橫向有限應變的影響比較明顯，不應忽略。
橫向有限應變對部分浸入水中平面運動_柔性梁的非線性振動響應的影響.pdf
基于CAE技術的運動型多功能車整車結構靜態與動態響應分析
基于CAE技術的運動型多功能車整車結構靜態與動態響應分析
非對稱半潛式起重平臺系泊系統特性研究
該研究還以纜繩數量、纜繩布置角度為變量，進行了系泊系統的動力響應分析。系列研究結果表明，適當的系泊系統設計，即合適的纜繩數量、合理的纜繩布置角度，對平臺的運動響應特性起到積極影響，能夠提升系泊系統的動力響應性能。
影響平臺及系泊性能的因素很多，如系泊纜數目、系泊纜的松弛度等，本文研究這些參數對非對稱半潛式起重平臺的運動響應和纜繩張力的影響規律。
1 系泊系統布置
考慮作業水深為200m，選取懸鏈線式系泊方式。系泊纜經常采用放射型均勻布置，朝向各個方向，這樣可以提供給平臺任意角度的回復力，保證平臺平穩正常作業。在系泊系統的布置上使用8根或12根鋼纜材質的系泊纜繩，選擇傾斜波浪方向中預計的較大環境負荷的系泊纜繩布局方案，如圖2和圖3所示。平臺坐標系為o-xyz，原點位于平臺方向。圍繞平臺均勻間隔對稱布置，8根系泊纜分為4組，每組由2根構成，每組內系泊纜夾角為45°；12根系泊纜分為4組，每組由3根構成，每組內相鄰系泊纜夾角為30°。
非對稱半潛式起重平臺進行時域仿真模擬的系泊纜參數如表2所示。系泊纜直徑76mm，長度為1500m，空氣中系泊纜單位質量為24.7kg/m，等效截面面積0.023m2，軸向剛度7.0×109N，破斷力為4.159×107N。
2 不同數量系泊纜系泊系統運動響應和張力分析
環境載荷方向選取90°、135°、180°典型角度，此角度定義為風浪流的來向與船首（即平臺坐標系x正向）所成角度，浪向角示意圖如圖4所示。本文數值模擬采用不規則波Jonswap波譜，其表達式如式（1）所示。選擇北海海域的作業工況，有義波高為6m，譜峰周期為7.78s，γ取3.3。取定常海風與海流，速度分別為20m/s和1.03m/s。計算海域深度為200m，模擬時間為10800s（即3h）。
展開 東南大學葛麗芹教授/劉玲教授《Small》：運動驅動的層層自組裝“修理器”用于自供電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性抗炎
該研究通過層層自組裝方法制備出了一種人體運動驅動的自供電納米復合“修理器”，用于電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性清除活性氧，緩解體內炎癥反應（ToC圖）。與傳統的被動治療方式相比，這種模式提供了一種集運動信號轉化為電信號和pH響應性層層自組裝薄膜于一體的有效愈合創面的新策略，無疑為患者帶了福音。
ToC 圖 運動驅動的層層自組裝“修理器”，用于自供電刺激內源性傷口愈合及生理環境響應性抗炎的相關機制。
圖 1 生物力學運動驅動自供電LBL納米復合“修理器”用于傷口愈合。（a） HAP/SN是由多層薄膜（HAP）和自供電納米發電機（SN）組成的；（b）受傷人員行走時佩戴HAP/SN醫療器件，插圖：自供電刺激和納米顆粒的響應性釋放協同促進受損組織的有效愈合示意圖；（c） SN 系統在運動的激活下電刺激使受損皮膚康復；（d）HAP層層自組裝薄膜用于pH-響應性清除ROS使成纖維細胞恢復到正常的生長狀態。
在這項工作中，該課題組致力于設計一種基于摩擦電納米發電機和治療性納米顆粒響應性釋放模型的便攜式自供電納米復合傷口“修理器”。將逐層涂覆2-羥丙基三甲基氯化銨-殼聚糖（HTCC）、海藻酸鈉（ALG）和聚多巴胺/Fe3+納米顆粒（PFNs）組裝的膜與通過生物力學運動驅動的自供電納米發電機（SN）組合到納米復合修復器（HAP/SN-NR）中（圖1a，b）。這個位于HAP/SN-NR頂層的SN系統可以提供適當的電場強度，刺激表皮再生，有利于血管生成和皮膚的快速主動愈合（圖1c）。更重要的是，受基于摩擦帶電的接觸分離型納米發電機的啟發，他們已經證明SN作為一種可持續的可穿戴傳感器可以將人體運動的生物力學信號轉換為電信號。
展開 典型海工開發模式及其特點（2）
單柱體平臺是一個浮式柱狀結構，通過纜繩錨固于海底，造價低，運動響應小，便于安裝，可以重復使用，因而對邊際油田比較適用。平臺的主體是一個大直徑、大吃水的具有規則外形的浮式柱狀結構，它由柱與梁板構成，柱體內部可以儲油，它的大吃水形成對立管的良好保護，同時其運動響應對水深變化不敏感，更適宜于在深達3000m深水海域應用。Spar 兼具了張力腿平臺和浮(船)式生產儲運裝置的特點，優越性顯著。
STAR-CCM+系泊問題：漂浮式海洋牧場養殖裝置系泊系統設計
整個系泊系統的設計不僅要考慮浮體的運動，還需要考慮系泊材料的屬性等性能。本文將對比純錨鏈方案和錨鏈-鋼纜-錨鏈組合式系泊方案，系泊材料參數見表3。
根據海洋牧場形式，浮體的固定系泊點設置在結構物浮箱底部，每個系泊點連接兩條錨鏈并與海底錨點連接。錨鏈對稱分布，并且兩兩平行。海域水深為100m。設海洋牧場水平面中心為坐標原點，系泊線布置方式及系泊點數據具體坐標見圖7和表4。
2.5 系泊設計要求
系泊系統的設計不僅要滿足浮體所規定的位移要求，還需要滿足系泊線的強度要求。在作業工況和生存工況下需要保證浮體不會發生傾覆，系泊系統不會斷裂等情況。中國船社級的《海上移動平臺入級規范》對錨鏈不同狀態下張力的安全系數要求見表5。
由于海洋牧場上并沒有長期居住的作業人員，也沒有對運動響應有嚴格要求的裝置，因此運動響應只需要保證在作業工況下裝置的正常工作，生存工況下系泊達到規定的安全系數即可。而對于合理的位移偏移量，也沒有具體的設計規范，因此通過查數據以及經驗，要求作業工況下，平臺的縱蕩和橫蕩運動限定在水深的10%左右。由于風力機具有自動偏航功能，橫搖和艏搖對發電效率影響小，僅考慮縱搖影響。限定作業工況下縱搖角度小于5°。
03
算例分析
在作業工況和生存工況下，分別對海洋牧場的載體及其系泊系統進行時域耦合分析。在作業工況下，海洋牧場需要考慮風力機和水輪機作業時所受推力和力矩。
展開 SACS的框架與核心分析方法
海上安裝以及運輸分析 安裝及拖航運動響應部分可以作船體穩性、運動響應分
析，導管架下水和扶正分析。
【數值仿真】海上浮式風力機動力響應分析與數值仿真關鍵技術研究
圖3 浮式基礎水動力模型
圖4 波浪入射方向為0°時的一階波浪載荷傳遞函數
動力響應分析
建立海上浮式風力機數值仿真模型,計算極端停機工況下浮式風力機的運動響應。環境載荷方向的定義如圖5所示。環境參數具體數值為:50年一遇風速60m/s;有義波高12m,譜峰周期14.4s,譜峰因子2.2;表面流速2.18m/s。風浪方向均為0°,表面流向為-180°,模擬時間為3600s。計算結果如圖6所示。
圖5 環境載荷方向定義坐標系
圖6 極端停機工況下浮式風力機運動響應
參考文獻：曲曉奇,李紅濤,唐廣銀等.海上浮式風力機動力響應分析與數值仿真關鍵技術研究[J].海洋工程裝備與技術,2023,10(02):72-78.
！！文章內容轉自微信公眾號“云數仿真”，更多精彩內容，請關注公眾號。
展開 ANSYS AQWA系泊分析：漂浮式海洋牧場養殖裝置系泊系統設計
整個系泊系統的設計不僅要考慮浮體的運動，還需要考慮系泊材料的屬性等性能。本文將對比純錨鏈方案和錨鏈-鋼纜-錨鏈組合式系泊方案，系泊材料參數見表3。
根據海洋牧場形式，浮體的固定系泊點設置在結構物浮箱底部，每個系泊點連接兩條錨鏈并與海底錨點連接。錨鏈對稱分布，并且兩兩平行。海域水深為100m。設海洋牧場水平面中心為坐標原點，系泊線布置方式及系泊點數據具體坐標見圖7和表4。
2.5 系泊設計要求
系泊系統的設計不僅要滿足浮體所規定的位移要求，還需要滿足系泊線的強度要求。在作業工況和生存工況下需要保證浮體不會發生傾覆，系泊系統不會斷裂等情況。中國船社級的《海上移動平臺入級規范》對錨鏈不同狀態下張力的安全系數要求見表5。
由于海洋牧場上并沒有長期居住的作業人員，也沒有對運動響應有嚴格要求的裝置，因此運動響應只需要保證在作業工況下裝置的正常工作，生存工況下系泊達到規定的安全系數即可。而對于合理的位移偏移量，也沒有具體的設計規范，因此通過查數據以及經驗，要求作業工況下，平臺的縱蕩和橫蕩運動限定在水深的10%左右。由于風力機具有自動偏航功能，橫搖和艏搖對發電效率影響小，僅考慮縱搖影響。限定作業工況下縱搖角度小于5°。
03
算例分析
在作業工況和生存工況下，分別對海洋牧場的載體及其系泊系統進行時域耦合分析。在作業工況下，海洋牧場需要考慮風力機和水輪機作業時所受推力和力矩。
展開 汽車正撞的數值模擬及實驗驗證
應當注意，結構的改變不能影響到發動機在碰撞時的運動方向，使其不能突如到駕駛室內。
4結語
1) 模擬計算與實驗的對比分析表明了所建立的模型是正確的，可以用于模擬實際的汽車的碰撞過程，但模型還有待于進一步的改進和完善。
2) 采用了非線性有限元與多剛體動力學相結合的分析方法，得到了結構的變形情況和假人的運動響應，比單純采用有限元的方法要方便，迅速。
3) 提出了實驗與模擬計算相結合的分析方法，可以用于輔助新產品的開發設計和產品改進。
<P
【船舶行業精品課包】精選8期最受好評課程，日常工作/個人提升/晉升適用！
</p><p><br></p><p>無論是對于大家<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">日常工作</strong>、<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">個人能力提升</strong>還是<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">升職加薪</strong>都有很大切實幫助</p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(247, 150, 70);">課包關鍵詞</strong>：</p><p>Star-ccm+、ansys、阻力計算、波浪運動響應、旋轉螺旋槳數值計算、波物耦合計算、船舶板架結構強度分析……</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://bexp.135editor.com/files/users/826/8262403/202405/9Y76xUdk_aMAz.jpg?
展開 