基于改进脉冲−空间叠加法的LNG运输船围护系统晃荡载荷反演及应力监测OA

[目的]晃荡载荷是围护系统最重要且最复杂的载荷之一,却由于数值模拟和模型试验的简化不能够被准确地计算或测量。为获得准确的晃荡载荷时程特征以及实现围护系统健康实时监测,采用改进逆脉冲−空间叠加法,通过测量部分结构响应推导出晃荡载荷以及高应力区域(热点)响应。[方法]建立测点位置和晃荡载荷作用位置的反演数学模型,预测多区域载荷;建立晃荡载荷作用位置和热点位置的响应预测数学模型,预测多热点应力。依据杜哈梅积分建立载荷−响应方程,采用Tikhonov正则化方法求解晃荡载荷,根据L曲线法选取目标函数最优正则化参数进而得到晃荡载荷稳定正则解,并对晃荡载荷预测步长展开研究。[结果]晃荡载荷预测精度随载荷复杂度增加而降低,随载荷预测步长减小而增加。所有工况下载荷及热点应力时程曲线与真实值变化趋势一致。通过控制载荷预测步长,能够保证晃荡载荷和热点应力峰值误差分别小于10%和1%。[结论]相较于试验测量和数值模拟的正方法,载荷反演的逆方法为围护系统晃荡载荷获取提供了新思路。改进逆脉冲−空间叠加法成功用于LNG运输船围护系统晃荡载荷反演以及热点应力预测,验证了该方法应用于复合材料组合结构的可行性,可为该方法应用于其他船海结构物提供参考。