科创中国

项目背景：

    随着社会发展，各类船舶逐渐趋于大型化、高速化以及多功能化，同时由于高强度钢的使用，使得船体刚度减低，柔性增大，波浪遭遇频率越来越接近船体湿模态振动频率。当波浪遭遇频率等于船体湿模态频率（或倍频）时，船体将会发生波激振动现象，而波激振动对船体疲劳寿命会构成严重威胁，大量研究表明，波激振动对船体疲劳损伤的贡献达到40%~50%。当船舶在恶劣海况中航行时，由于艏底、艉底出入水，外漂区域与波浪发生碰撞等，船体会发生猛烈的砰击，进而引发剧烈的船体振动，该砰击振动引起的高频振动弯矩与波浪诱导低频弯矩叠加时会对船体总纵强度构成严重的威胁。根据国内外实船试验及模型试验的研究成果，砰击振动弯矩甚至达到了船体总波浪弯矩的30%~40%。

    与此同时，对于甲板上具有大开口的船舶而言，船体扭转刚度及扭转振动频率均较低，在斜浪条件下有可能会发生水平及扭转波激振动；扭矩作用下船体结构强度问题是船舶设计人员及规范制定者必须要考虑的一个问题。精确测量扭矩，进行垂向、水平及扭转波激振动试验研究，需要同时精确模拟船体的垂向刚度、水平刚度、扭转刚度及扭心，这对船体梁设计带来了较大的困难。目前国内外针对各类船舶进行了大量的模型试验研究，但均未开展扭转及水平波激振动相关的研究。

项目来源及目的：

    针对上述背景，中国船级社上海规范研究所委托项目组开展13500箱集装箱船在满载、压载下的水池模型试验，了解超大型集装箱船在不同海浪、航速、航向以及装载工况下的船体梁波激振动及砰击颤振响应特性，通过对试验数据的分析，标定船级社水弹性计算软件，并对相关指南进行验证；了解超大型集装箱船局部砰击压力及船波相对速度量值及分布规律，并对相关规范和方法进行验证；了解超大型集装箱船系固相关惯性载荷特性，通过对试验数据分析，标定理论计算方法，确定运动阻尼系数范围，并对相关规范指南公式进行验证。

项目研究成果及应用：

    通过该项目的研究，形成专利5项（其中4项已授权，1项已受理），软件著作权2项（已发证书）。并基于该项目的研究成果，完成上海交通大学委托的万箱集装箱船波激振动和砰击振动模型试验研究，并将该方法成功应用于多国共同参与的JIP（联合工业项目）。