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本书主要研究江海直达船舶砰击载荷及结构响应的数值仿真与试验方法，从江海直达船舶船型特点出发，主要介绍江海直达船舶船首结构形式与特点、三维弹性楔形体结构与三维船首入水砰击载荷模型试验，楔形体结构与船首典型剖面入水砰击过程的理论分析方法，江海直达船舶砰击载荷特性及其数值仿真方法，不同艏型及结构形式的砰击载荷与结构响应数值分析，江海直达船舶砰击颤振与波激振动模型试验关键技术及其特性分析，基于非线性水弹性时域计算方法的江海直达船舶砰击颤振与波激振动响应分析等内容。

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  “江海直达船舶技术丛书”序
  前言
  第1章 绪论 1
  1.1 江海直达船型 1
  1.2 江海直达船砰击载荷与响应问题 2
  1.3 船体局部砰击载荷与响应研究方法概述 2
  1.3.1 理论分析方法 2
  1.3.2 数值计算方法 5
  1.3.3 模型试验研究 9
  1.3.4 弹性结构入水砰击水弹性效应研究 13
  1.4 船体砰击颤振与波激振动响应研究 14
  1.4.1 理论与数值计算研究 15
  1.4.2 试验方法 17
  第2章 江海直达船舶砰击载荷模型试验分析 23
  2.1 概述 23
  2.2 相似准则 23
  2.3 江海直达船首部入水砰击试验 24
  2.3.1 江海直达船首部模型 24
  2.3.2 试验仪器及测点 26
  2.4 三维弹性楔形体入水砰击试验 27
  2.4.1 三维弹性楔形体模型 27
  2.4.2 试验仪器及测点 28
  2.5 测试系统试验流程 29
  2.5.1 三维船首砰击入水模型试验 30
  2.5.2 三维弹性楔形体砰击入水模型试验 32
  2.6 三维船首模型试验结果分析 32
  2.6.1 砰击压力时间历程 32
  2.6.2 砰击压力峰值 34
  2.6.3 砰击压力物面分布特性 35
  2.7 三维弹性楔形体模型试验结果分析 36
  2.7.1 入水砰击速度 36
  2.7.2 砰击压力峰值和持续时间 36
  2.7.3 结构响应特性 37
  2.8 本章小结 41
  第3章 江海直达船舶砰击载荷数值仿真分析 43
  3.1 概述 43
  3.2 砰击载荷解析方法的基本理论 43
  3.2.1 砰击入水物理过程描述 44
  3.2.2 Wagner模型解析解 45
  3.2.3 改进的Wagner模型解析解 48
  3.3 砰击载荷数值仿真研究方法 57
  3.3.1 任意拉格朗日-欧拉流固耦合算法 57
  3.3.2 无网格光滑粒子流体动力学仿真方法 62
  3.4 二维楔形体入水砰击仿真分析 66
  3.4.1 基于ALE流固耦合算法的二维楔形体入水分析 66
  3.4.2 基于FEM-SPH的二维楔形体入水分析 70
  3.4.3 结构砰击力 70
  3.4.4 砰击压力分布及自由液面 71
  3.4.5 砰击压力时域特性 74
  3.5 三维弹性楔形体入水砰击仿真分析 75
  3.5.1 计算模型 75
  3.5.2 砰击压力 76
  3.5.3 结构刚度对砰击压力的影响 78
  3.5.4 砰击载荷作用下局部结构响应分析 79
  3.6 江海直达船二维艏部剖面入水砰击数值仿真分析 82
  3.6.1 基于ALE流固耦合算法的二维船体剖面入水仿真计算 82
  3.6.2 基于FEM-SPH的二维船体剖面入水仿真计算 83
  3.6.3 结构砰击力 83
  3.6.4 砰击压力分布及自由液面 84
  3.7 江海直达船三维艏部入水砰击数值仿真分析 86
  3.7.1 基于ALE流固耦合算法的三维船体结构入水砰击载荷计算分析 86
  3.7.2 结构砰击力 87
  3.7.3 自由液面及砰击压力分布 88
  3.7.4 砰击压力时域分析 88
  3.8 本章小结 90
  第4章 江海直达船船首砰击载荷与响应的影响参数研究 91
  4.1 概述 91
  4.2 不同船首形式的砰击载荷分析 92
  4.2.1 不同船首模型选型 92
  4.2.2 不同艏型船首入水仿真模型 92
  4.2.3 不同艏型仿真结果 93
  4.2.4 不同艏型仿真结论 96
  4.3 球鼻艏入水砰击的载荷 96
  4.3.1 球鼻艏艏型入水仿真模型 96
  4.3.2 典型位置的砰击载荷 97
  4.3.3 砰击载荷纵向分布 98
  4.3.4 砰击载荷横向分布 99
  4.4 不同结构形式的砰击强度分析 101
  4.4.1 模型的选取 101
  4.4.2 模型建立 102
  4.4.3 仿真结果分析 103
  4.5 船首表面线型及入水速度对船首底部砰击压力的影响 107
  4.5.1 横向曲率对船首底部砰击压力的影响 107
  4.5.2 纵向曲率对船首底部砰击压力的影响 108
  4.6 本章小结 109
  第5章 江海直达船舶砰击颤振及波激振动试验 111
  5.1 概述 111
  5.2 试验原理 111
  5.3 试验方法 114
  5.3.1 试验模型设计 114
  5.3.2 试验原理及设备 119
  5.3.3 试验测点布置 120
  5.3.4 测量梁的标定 122
  5.4 试验工况 123
  5.4.1 静水试验 123
  5.4.2 规则波试验 123
  5.4.3 不规则波试验 125
  5.5 试验分析方法 125
  5.5.1 时域分析方法 125
  viii 江海直达船舶砰击颤振及波激振动响应
  5.5.2 响应传递函数 126
  5.5.3 规则波中结构响应带通滤波方法 127
  5.5.4 不规则波中超越概率分析 129
  5.5.5 试验不确定性 131
  5.6 试验结果分析 133
  5.6.1 静水试验结果分析 133
  5.6.2 规则波试验结果分析 134
  5.6.3 不规则波试验结果 148
  5.7 本章小结 152
  第6章 基于水弹性理论的砰击颤振和波激振动响应分析 153
  6.1 概述 153
  6.2 船舶非线性水弹性理论 154
  6.2.1 坐标系描述 154
  6.2.2 控制方程及边界条件 155
  6.2.3 水动力载荷 157
  6.2.4 船体结构模态分析 163
  6.3 模型试验与仿真对比分析 166
  6.3.1 船体结构模态分析 166
  6.3.2 船体运动响应 168
  6.3.3 波浪载荷响应传递函数 169
  6.3.4 非线性载荷的频域分析 170
  6.3.5 船体运动及载荷时域分析 173
  6.3.6 高阶波激振动谐振响应分析 175
  6.3.7 砰击载荷分析 179
  6.3.8 不规则波超越概率分布分析 181
  6.4 本章小结 184
  参考文献 186