海洋工程結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
海洋工程結(jié)構(gòu)的視頻教程
船舶與海洋工程水動(dòng)力分析-AQWA軟件入門與提高
直播免費(fèi)報(bào)名鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/live/10525 全套線下面授課程：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/394847 適用人群：船舶與海洋工程相關(guān)專業(yè)在校生，技術(shù)人員 課程章節(jié)： 第一講 目前主流商業(yè)水動(dòng)力計(jì)算軟件情況介紹（已結(jié)束，直播時(shí)間：2018-07-04 19:00） 第二講 經(jīng)典AQWA建模
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海洋工程結(jié)構(gòu)的實(shí)例教程
【摘要】本文主要分析了船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度，探討了在船舶與海洋工程中，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面需要關(guān)注的要點(diǎn)，希望通過論述，可以為船舶與海洋工程相關(guān)人員研究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提供參考。
【關(guān)鍵詞】船舶；海洋工程；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度
中圖分類號(hào)：F407文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、前言
目前，對(duì)船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的研究還較少，小部分的研究也局限于研究一般性的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此，分析船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度非常有必要，這是進(jìn)一步了解其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的必要工作。
二、船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度概述
船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在其全壽命周期內(nèi)可能遭受各種各樣的載荷和變形，包括常規(guī)載荷、極限載荷或意外載荷。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮這一因素，要更合理地考慮其安全性。
傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)是采用許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法(ASD法)，即在線彈性理論基礎(chǔ)上，船體總縱強(qiáng)度是通過甲板(或船底處)的彈性應(yīng)力與許用應(yīng)力比較來進(jìn)行評(píng)估，許用應(yīng)力通常取為材料屈服強(qiáng)度的若干百分?jǐn)?shù)。這種方法與名義垂向波浪彎矩一起使用時(shí)，對(duì)于常規(guī)船型具有一定的有效性。然而，并不能使人們獲得清晰的船體強(qiáng)度的概念，更不能真實(shí)反映出船體結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞的全過程。因此，ASD應(yīng)用于非常規(guī)船型設(shè)汁是不能令人滿意的。
總縱彎曲下的船體損壞實(shí)質(zhì)上是一個(gè)漸進(jìn)的過程。當(dāng)船體梁斷面上某一個(gè)最弱的構(gòu)件因屈服、屈曲或兩者的某種組合發(fā)生損壞而不能有效承擔(dān)載荷時(shí)，將使船體剛度減少，但由于其他構(gòu)件仍可承載，包括失效構(gòu)件轉(zhuǎn)嫁來的載荷，因此船體梁仍能承載。基于船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度所確立的“限制狀態(tài)”設(shè)計(jì)方法，比線彈性設(shè)計(jì)方法增加了安全性和經(jīng)濟(jì)性。極限強(qiáng)度的影響參數(shù)研究對(duì)于估算船體結(jié)構(gòu)的可靠性是必要的。對(duì)于像船體這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在確定設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)和所期望的統(tǒng)計(jì)中，所需的大量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不可能輕易地獲得。
展開 北美Technip 海底業(yè)務(wù)部門的工程主管造船工程師 Bill Mead 表示。
SACS V5.7 力促信息移動(dòng)化的提升
SACS 軟件用于各種海洋工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，是 Bentley 海洋產(chǎn)品系列的一部分。據(jù)L&T-Valdel 的結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人 Sharad Jain 表示，“在當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)下，有效的成本管理是保持競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性的唯一法寶。工程軟件已成為縮短工程周期和實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果的主要工具。而 SACS則是進(jìn)行海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首選軟件。”
SACS V5.7 在與 ProjectWise 項(xiàng)目交付解決方案集成的同時(shí)，增強(qiáng)了與 MOSES 和 AutoPIPE 的集成，由此提升了信息移動(dòng)化，對(duì)分布式的海洋工程用戶大有幫助。
Bentley 負(fù)責(zé)海洋工程和船舶業(yè)務(wù)的公司副總裁 Phil Christensen 表示，“我們的海洋工程用戶幾乎都是遍布各地的工程團(tuán)隊(duì)。在此版本中，我們將 ProjectWise 的協(xié)作功能集成到 SACS 中以方便共享 SACS 項(xiàng)目文件。”
雙劍合璧，Bentley為海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供完整的解決方案
最新版本的 SACS 實(shí)際上是對(duì)MOSES的重大升級(jí)，包括增強(qiáng)與 MOSES 的互操作性以及與管道載荷管理軟件AutoPIPE的集成。這些功能，使海洋結(jié)構(gòu)工程、船舶建造，以及各個(gè)分散的團(tuán)隊(duì)和辦事處之間實(shí)現(xiàn)了SACS 項(xiàng)目文件的共享，并在項(xiàng)目?jī)?nèi)部及場(chǎng)地之間保持?jǐn)?shù)據(jù)的順暢流動(dòng)。
Dockwise負(fù)責(zé)全球工程的信息協(xié)調(diào)員 Ian Emery 表示，“作為海洋行業(yè)中的開拓者，我們多年來一直使用 SACS 和 MOSES。在孟加拉灣的 SHWE 油田開發(fā)項(xiàng)目中，我們從技術(shù)上大幅縮短了海上安裝時(shí)間，這為客戶節(jié)省了大量成本，也正因此工程軟件在本項(xiàng)目中的完美運(yùn)用獲得了贊揚(yáng)。
展開 如果沒有有效的腐蝕防護(hù)措施, 海洋工程設(shè)施在幾年內(nèi)就會(huì)因腐蝕而嚴(yán)重破壞。因此, 認(rèn)識(shí)海洋腐蝕防護(hù)的重要性, 并大力發(fā)展海洋工程設(shè)施專用防腐材料, 推進(jìn)海洋工程設(shè)施的全壽命周期維護(hù), 具有極其重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。然而, 我國(guó)海洋工程的防腐措施薄弱, 亟需加強(qiáng)腐蝕保護(hù)。
3海洋腐蝕防護(hù)技術(shù)的研究進(jìn)展與發(fā)展趨勢(shì)
海洋工程構(gòu)筑物大致分為: 海岸工程 ( 鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土) 、近海工程 ( 海洋平臺(tái)、鉆井、采油、儲(chǔ)運(yùn)) 、深海工程 (海洋平臺(tái)、鉆井、采油、儲(chǔ)運(yùn)) 、海水淡化、艦船 ( 船體、壓載艙、水線以上) , 簡(jiǎn)稱為船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)。船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的主要失效形式包括: 均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、腐蝕/磨損、海生物 (宏生物) 污損、微生物腐蝕、H2S與CO2腐蝕等等。控制船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)失效的主要措施包括: 涂料 (涂層) 、耐腐蝕材料、表面處理與改性、電化學(xué)保護(hù) ( 犧牲陽極、外加電流陰極保護(hù)) 、緩蝕劑、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與檢測(cè)、安全評(píng)價(jià)與可靠性分析及壽命評(píng)估。
展開 在海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)中，水深是最基本的環(huán)境要素之一，在一定程度上決定著結(jié)構(gòu)物的分類及相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。
海洋結(jié)構(gòu)物所在海域水深一般由工程地質(zhì)勘察單位提供。水深通常是相對(duì)于某個(gè)基準(zhǔn)面的數(shù)值，API RP2 MET（2014）規(guī)范取平均海平面(M.S.L, mean sea level)或最低天文潮（LAT, lowest astronomical tide）為基準(zhǔn)面。之所以選擇基準(zhǔn)面，是由于長(zhǎng)周期的潮汐現(xiàn)象會(huì)帶來海面水位的升降變化，由此會(huì)引起不同時(shí)刻測(cè)量同一點(diǎn)的水深是不相同的，從而影響海洋工程結(jié)構(gòu)物，特別是近岸結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)。
平均海平面，是在一定時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)海面觀測(cè)潮位高度取的平均值，可看作是消除了海洋各種隨機(jī)振動(dòng)和各種周期性波動(dòng)后得到的理想海面。平均海平面可通過設(shè)置驗(yàn)潮站，對(duì)該處水位進(jìn)行長(zhǎng)期的連續(xù)觀測(cè)記錄后計(jì)算得到。由于平均海平面隨時(shí)間和地點(diǎn)會(huì)發(fā)生變化，無法全球統(tǒng)一，因此各個(gè)國(guó)家通過選擇適合本國(guó)國(guó)情的驗(yàn)潮站，用長(zhǎng)期驗(yàn)潮資料確定一個(gè)作為自己國(guó)家零高程面的平均海平面。1987年5月起，我國(guó)開始采用“1985國(guó)家高程基準(zhǔn)”作為大地高度的起算面，其平均海平面系以青島驗(yàn)潮站在1952-1979年期間的驗(yàn)潮觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)作為依據(jù)計(jì)算確定的黃海平均海平面。
在水深測(cè)量或編制海圖時(shí)，通常采用低于平均海平面的一個(gè)面作為海圖深度基準(zhǔn)面。海圖是供航海使用的一種專用地圖，在海圖上比較詳細(xì)地標(biāo)繪注有各種與航海有關(guān)的材料，如海岸、港灣的形狀，島嶼、障礙物、礁石、淺灘的位置，助航標(biāo)志的位置等。海圖水深基準(zhǔn)面，即海圖及各種水深資料所載水深的起算面，又叫深度基準(zhǔn)面。我國(guó)1956年以后采用理論深度基準(zhǔn)面，即理論上的最低低潮位作為深度基準(zhǔn)面，這樣海圖上標(biāo)注的一般比實(shí)際水深小，實(shí)際水深等于海圖水深加潮高，有利于保證船舶航行安全。
展開 引言
21世紀(jì)是海洋的世紀(jì) , 我國(guó)的海洋工程與船舶工業(yè)取得了突破性的進(jìn)展產(chǎn)業(yè)規(guī)模大幅增大 , 產(chǎn)品質(zhì)量得到多方認(rèn)可 , 在國(guó)際中占有重要的地位。隨著船舶、海洋工程的迅速發(fā)展 , 鋼鐵作為船舶與海洋工程的主要結(jié)構(gòu) , 其研發(fā)水平和生產(chǎn)能力也在不斷提，而船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)物的使用環(huán)境一般比較惡劣 , 在服役中會(huì)受到海水、海泥和海洋大氣的攻擊 , 不同區(qū)域的腐蝕特征差異也比較大 , 因此船舶與海洋工程用鋼應(yīng)具有較高的綜合性能 , 如優(yōu)異的塑性、沖擊韌性、可焊接性及耐腐蝕性。
目前 , 我國(guó)船舶與海洋工程用鋼已能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大部分需求 , 但部分高級(jí)別的特種鋼材仍依賴進(jìn)口 , 主要是具有高強(qiáng)度、抗層狀撕裂、大熱輸入量焊接、超低溫韌性、高止裂等性能的鋼板 , 其生產(chǎn)工藝十分嚴(yán)格 , 對(duì)設(shè)備要求高 , 開發(fā)難度大。為此 , 急需開發(fā)一系列高品質(zhì)船舶及海洋工程用鋼 , 進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)船舶和海洋工程業(yè)的發(fā)展。
本文從船舶、海洋工程用鋼的基本性能要求出發(fā) , 對(duì)典型海洋環(huán)境用鋼的研發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行分析 , 指出了我國(guó)在耐海水腐蝕用鋼以及大熱輸入量焊接用鋼方面與國(guó)外存在的差距 , 并對(duì)我國(guó)研發(fā)新型船用鋼提出建議。
1船舶、海洋工程用鋼基本要求
1.1高強(qiáng)度和高韌性
高強(qiáng)度和高韌性是船舶和海洋工程用鋼要達(dá)到的基本要求 , 而隨著運(yùn)輸和勘探等行業(yè)對(duì)船體和海洋工程結(jié)構(gòu)安全性要求的不斷提高 , 船舶和海洋工程用鋼板的強(qiáng)度和質(zhì)量等級(jí)也在逐步提高。20 世紀(jì) 90 年代起 , 日本和歐洲率先開發(fā)出屈服強(qiáng)度為 390MPa 級(jí)的熱機(jī)械 控 制 工 藝型高強(qiáng)船板 （YP40K）， 主要用在船體受應(yīng)力比較大的舷側(cè)舷緣頂板和強(qiáng)力甲板上。
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海洋工程結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
在衛(wèi)星研制過程中，結(jié)構(gòu)精度問題往往并非源于單一零部件的加工偏差，而是由多級(jí)裝配過程中的誤差累積所致。本文所涉及的客戶案例中，某航天總體單位在衛(wèi)星平臺(tái)及精密機(jī)構(gòu)研制過程中，長(zhǎng)期面臨共性挑戰(zhàn)：結(jié)構(gòu)層級(jí)多、裝配鏈路長(zhǎng)，誤差傳遞關(guān)系復(fù)雜，設(shè)計(jì)階段難以對(duì)最終裝配精度進(jìn)行有效預(yù)判，關(guān)鍵公差項(xiàng)及其影響路徑不易識(shí)別。
在引入誠(chéng)智鵬3DCC后，上述問題逐步轉(zhuǎn)化為可建模、可分析的工程過程，為結(jié)構(gòu)精度控制提供了更具確定性的技術(shù)路徑
為何SACS軟件是行業(yè)首選？4個(gè)月前
在波濤洶涌的海洋中，從傳統(tǒng)的油氣平臺(tái)到新興的海上風(fēng)電基礎(chǔ)，這些海洋工程結(jié)構(gòu)的背后，都離不開一款強(qiáng)大的專業(yè)軟件支持：SACS（Structural Analysis Computer System）。
作為一套專門針對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)開發(fā)的分析與設(shè)計(jì)軟件，SACS已成為全球眾多設(shè)計(jì)院、工程公司及業(yè)主單位的標(biāo)準(zhǔn)化工具。
從航空航天的輕量化復(fù)合材料到海洋工程的耐腐結(jié)構(gòu)材料，再到汽車工業(yè)的短纖維增強(qiáng)塑料部件，材料性能的精準(zhǔn)把控直接決定產(chǎn)品的安全性、可靠性與經(jīng)濟(jì)性。然而，傳統(tǒng)材料研發(fā)模式長(zhǎng)期受困于"微觀結(jié)構(gòu)-宏觀性能"的認(rèn)知斷層，物理測(cè)試成本高昂、設(shè)計(jì)迭代周期漫長(zhǎng)、仿真精度不足等痛點(diǎn)，成為制約行業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵瓶頸。
1 包含的內(nèi)容
（1）說明文本
（2）有限元模型及建模命令流
（3）模態(tài)分析全過程命令流
（4）EL Centro地震波詳細(xì)數(shù)據(jù)
（5）動(dòng)力時(shí)程分析全過程命令流
（6）節(jié)點(diǎn)響應(yīng)后處理命令流
（7）完整算例文件
（8）《ANSYS結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析與應(yīng)用》
2 研究背景
在突如其來的地震面前，建筑結(jié)構(gòu)的每一次晃動(dòng)，都是對(duì)工程師設(shè)計(jì)理念與分析方法的終極拷問。結(jié)構(gòu)是否具備足夠的延性？振動(dòng)能否有效耗散
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疲勞斷裂
材料力學(xué)的傳統(tǒng)分析方法在面對(duì)多維度、多物理場(chǎng)的復(fù)雜問題時(shí)，往往需要大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，并且計(jì)算過程繁瑣。而人工智能，特別是深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用，正在推動(dòng)材料科學(xué)領(lǐng)域的革命。通過將物理學(xué)定律與深度學(xué)習(xí)模型結(jié)合，如物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PINN），工程師可以實(shí)現(xiàn)更為精確的疲勞與斷裂分析。AI技術(shù)的引入，不僅使得傳統(tǒng)的疲勞與斷裂分析方法更為高效，而且能夠自動(dòng)處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如圖像、傳感器數(shù)據(jù)等，打破了傳統(tǒng)方法的限制
常用于解決復(fù)雜的固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)問題，如海洋工程結(jié)構(gòu)分析、水下沖擊分析、柔體多體動(dòng)力學(xué)分析等。
Altair：在航空航天和汽車等行業(yè)應(yīng)用較多，常用于靜態(tài)分析、多體動(dòng)力學(xué)分析、復(fù)雜幾何建模。在航空航天領(lǐng)域，可用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)組件的設(shè)計(jì)；在汽車行業(yè)，可用于汽車結(jié)構(gòu)分析、碰撞模擬等。
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水利水電設(shè)計(jì)復(fù)雜繁瑣，很多專業(yè)知識(shí)晦澀難懂，需要計(jì)算、查詢，以及用到的圖書工具和規(guī)范非常多，有時(shí)候還需要翻一翻課本才知道如何計(jì)算，在工作學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中總會(huì)涉及到計(jì)算問題，真是令人苦不堪言。
如何解決這些問題？那么現(xiàn)在它來了！只需要輸入一定的參數(shù)
本文的初衷主要是幫助讀者梳理常用的國(guó)際單位制及對(duì)應(yīng)換算關(guān)系
一般計(jì)算與設(shè)計(jì)中，礙于軟件等因素，有時(shí)操作者會(huì)忽視結(jié)構(gòu)某些物理量綱的單位，這往往造成部分描述上的混淆，諸如密度到底取多少？其單位又是怎么樣？在許多有限元數(shù)值分析軟件中并沒有系統(tǒng)預(yù)設(shè)的單位轉(zhuǎn)化功能，工程師需要明確自己輸入各個(gè)量的單位是否統(tǒng)一，計(jì)算所得結(jié)果的評(píng)價(jià)是否正常，這都需要讀者心中對(duì)單位制十分敏感，而不是模棱兩可地僅追求數(shù)字
在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域，線性靜態(tài)分析和非線性分析是兩種常用的分析方法，用于研究和評(píng)估結(jié)構(gòu)在受力情況下的行為和性能。本文將詳細(xì)介紹這兩種分析方法的基本概念、適用范圍、計(jì)算方法以及在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
1. 線性靜態(tài)分析
1.1 基本概念
線性靜態(tài)分析是基于線性彈性理論的一種分析方法。它假設(shè)結(jié)構(gòu)的材料行為是線性的，即應(yīng)力與應(yīng)變之間存在線性關(guān)系；同時(shí)假設(shè)加載是靜態(tài)的，即載荷是恒定的且不隨時(shí)間變化
