冰区船舶及海洋平台可靠性分析及风险评估机理研究
批准号:
U20A20327
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
薛彦卓
依托单位:
学科分类:
海岸工程与海洋工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
薛彦卓
中文摘要
寒带冰区海洋装备的安全运行是我国发展“一带一路”战略和建设“冰上丝绸之路”核心能力的重要保障。与开敞水域装备相比,冰区海洋装备的运行风险更大,事故一旦发生,常造成极大损失。为此亟需准确地评估冰区结构物安全性能,建立对应的风险评估方法。以往研究通常采用确定性方法计算冰与结构物的碰撞等强相互作用,对于结构物可靠性和失效机理研究不足,可量化的风险评估方法尚很匮乏。本项目针对极地航行船舶、黑龙江流域内河船和冰区海洋平台与冰的相互作用问题,分别采用离散元方法和有限元方法研究忽略和计入结构响应的冰区结构物冰载荷特征,提出考虑随机冰载和累积损伤的结构承载能力研究方法,结合模型试验验证分析,构建结构可靠性分析方法,揭示结构塑性损伤的失效机理。在此基础上开展风险评估关键技术研究,基于雪龙号科考船等冰区装备的实测数据,提出冰情数据管理下的冰区结构物风险量化方法,旨在为寒区装备安全运行提供理论基础和研究手段。
英文摘要
The safe operation of Marine equipment in the ice zone is an important guarantee for China to develop the "one belt and one road" strategy and build the "ice silk road" core capacity. Compared with the equipment in open water area, the operation risk of the marine equipment in ice area is greater. Once an accident occurs, it usually causes great losses. Therefore, it is urgent to evaluate the safety performance of structures in the ice zone accurately and establish corresponding risk assessment methods. Previous studies usually used deterministic methods to calculate the strong interaction between ice and structures, such as collision. However, the research on reliability and failure mechanism of structure is in sufficient, and the quantifiable risk assessment methods is still lacking. In this project, for the interaction between polar navigation ships, inland river ships in Heilongjiang Basin and ice platform, discrete element method and finite element method are used respectively to study the ice load characteristics of ice structures which are ignored and included in the structural response. A research method of structural bearing capacity considering random ice load and cumulative damage is proposed. Combined with model test verification and analysis, thefailure mechanism of structural plastic damage is revealed by constructing structure reliability analysis. On this basis, the key technology of risk assessment is studied. Based on the measured data of “Xuelong” and other ice equipment, the risk quantification method of ice structure under ice condition data management is proposed. The purpose is to provide theoretical basis and research means for the safe operation of equipment in cold regions.
在北极航道开通和极地资源开发的大背景下,本项目结合黑龙江省寒区水域装备结构物开发需求,建立了基于神经网络的海冰物理力学特性预测模型,发展了基于扩展多面体单元的海冰离散元方法,对船舶与海洋平台结构冰载荷进行了深入分析,针对极端环境载荷下冰区船舶与海洋平台安全性问题,开展了冰区结构物冰载荷计算分析、船舶及海洋平台结构失效机理和可靠性分析、风险评估关键技术的研究,建立了一套风险可量化表征的结构物可靠性分析和风险评估方法,突破复杂冰区环境下船舶及平台决策动作规律等关键科学问题,项目研究期间出版专著3部,申请专利发明20项,授权发明专利11项,获批计算机软件著作权3项,召开极地领域重大学术会议5次,组织船舶与海冰方向研讨会10次;项目负责人薛彦卓教授2021年获评国家万人领军人才,项目组主要成员鲁阳入选中国科协2022年度科技智库青年人才,培养硕士研究生26人,博士研究生10人;本项目研究成果《极地冰区航行船舶风险评估方法及应用》获2023年度中国造船工程学会科技进步奖一等奖,项目研究完成了预期的研究目标,为我国北极战略和黑龙江省寒区装备的安全运行和健康发展提供理论支撑和技术保障。
气垫船作用下的冰面兴波传播特点与破冰机理研究
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批准号:51979056
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:薛彦卓
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依托单位:
极地航行船舶与海冰碰撞破损状态的数值和实验研究
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批准号:51579054
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:薛彦卓
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依托单位:
基于势场理论的受限水域中船舶自动避碰模型研究
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批准号:51309064
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2013
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负责人:薛彦卓
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依托单位:
国内基金
海外基金