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船舶疲劳寿命评估与预测...
通过分析全尺寸船舶结构监测数据评估和预测船舶结构的疲劳寿命 Lt Salvatore La Marca（意大利海军）、Giovanni Cusano（CETENA S.p.A.） 设计未来海军舰艇的实际主要目标是提高性能、强度和寿命，同时降低重量、油耗、脆弱性和特征。目前可用的设计工具（数字代码、FEM/BEM 模型等）为设计师提供了很大的帮助，使他们能够以相对有限的精力和时间探索多种替代解决方案：无论如何，考虑到船舶结构疲劳效应的船舶寿命预测目前还无法以高可承受水平实现。在船上安装和运行自动船体监测系统 - 从多个传感器获取数据并从结构强度和疲劳寿命的角度对其进行分析 - 可以建立一个与船舶在运行条件下的行为相关的信息数据库。CETENA 设计和开发的 HMS（船体监测系统）已安装在意大利海军拥有和运营的许多船舶上，从护卫舰到航空母舰：该系统监测和记录船舶刚体运动、作用于船体的压力、船体梁的弯矩、结构细节的局部应变、海况和船舶的所有运行条件的数据；此外，它通过雨流法计算船舶结构经历的疲劳循环次数、幅度和平均值。CETENA 和意大利海军联合设计并由 CETENA 开发的后处理工具可以简单地分析这些数据，其中包括在可配置的时间范围内对统计和疲劳数据进行长期推断：根据前几年经历的应力和疲劳循环，通过适当的推断算法评估未来作用于船舶结构的最大应力和预期的疲劳寿命。主要附加值在于一方面可以从 CBM 角度管理船舶结构的维护，另一方面可以根据船舶的设计运行情况评估船舶在过去和未来几年的有效行为：这样，未来船舶的设计可以得到改进，并更好地根据海军的具体需求进行定制。意大利海军采用的疲劳寿命估算和基于经验和测量数据的设计方法的下一步是扩展 HMS 功能：CETENA 正在开发的新系统不仅会通过船上的实际传感器获取信息，还会通过“虚拟”传感器获取信息，即它将根据系统内部实施的 RAO 评估应力和疲劳循环，从而增加测量点的数量而不会对船舶产生影响（不添加传感器或电缆）：计算值将与配备传感器的其他点的测量值进行交叉检查，即使在“虚拟”传感器中也能获得可承受性。就轻质复合材料的使用而言，意大利海军舰艇也进行了许多改进：这种创新结构也经常由 CETENA 定制的监控系统进行测量和监控，以评估其设计并获取有关其在运行条件下的行为的知识，最终目的是改进其未来舰艇的设计。
教学大纲
机械工程工程数学线性代数：矩阵代数，线性方程系统，特征值和特征向量。微积分：单个变量，极限，连续性和不同性，平均值定理，不确定形式的功能；评估确定和不当积分；双重和三个积分；部分衍生物，总导数，泰勒序列（一个和两个变量），最大值和最小值，傅立叶序列；梯度，差异和卷曲，矢量身份，方向衍生物，线，表面和体积积分，高斯的应用，Stokes和Green定理。微分方程：一阶方程（线性和非线性）；具有恒定系数的高阶线性微分方程； Euler-Cauchy方程；初始和边界价值问题；拉普拉斯转变；热，波和拉普拉斯方程的解决方案。复杂变量：分析函数； Cauchy-Riemann方程；库奇的整体定理和整体公式；泰勒和洛朗系列。概率和统计：概率的定义，采样定理，条件概率；卑鄙，中位数，模式和标准偏差；随机变量，二项式，泊松和正常分布。数值方法：线性和非线性代数方程的数值解；通过梯形和辛普森的规则进行集成；微分方程的单步和多步法。应用力学和设计工程机制：自由图和平衡；摩擦及其应用，包括滚动摩擦，Belt-Pulley，刹车，离合器，螺丝千斤顶，楔子，车辆等。;桁架和框架；虚拟工作；平面运动中刚体的运动学和动力学；冲动和动量（线性和角度）以及能量配方；拉格朗日方程。材料力学：应力和应变，弹性常数，泊松比； Mohr的圆圈，用于平面应力和平面应变；薄缸；剪切力和弯矩图；弯曲和剪切应力；剪切中心的概念；梁的挠度；圆形轴的扭转；欧拉的专栏理论；能量方法；热应力；应变仪和玫瑰花结；通过通用测试机对材料进行测试；测试硬度和影响力。机器理论：平面机制的位移，速度和加速度分析；链接的动态分析；凸轮；齿轮和齿轮火车；飞轮和州长；往复和旋转质量的平衡；陀螺仪。振动：单个自由系统的自由和强迫振动，阻尼的效果；振动隔离；谐振;轴的关键速度。机器设计：用于静态和动态加载的设计；失败理论；疲劳强度和S-N图；机器元素的设计原理，例如螺栓，铆接和焊接接头；轴，齿轮，滚动和滑动接触轴承，刹车和离合器，弹簧。流体力学和热科学流体力学：流体特性；流体静态，淹没物体的力，浮动物体的稳定性；质量，动量和能量的控制体积分析；流体加速度；连续性和动量的微分方程；伯努利方程；维度分析；不可压缩的流体，边界层，基本湍流，流过管道，管道损失，弯曲和配件的粘性流动；可压缩流体流量的基础。传热：传热模式；一维热传导，抗性概念和电类比喻，通过鳍的传热；不稳定的热传导，集总参数系统，Heisler的图表；热边界层，自由和强制对流传热中的无量纲参数，扁平板上流动和通过管道的传热相关性，湍流的影响；热交换器性能，LMTD和NTU方法；辐射传热，Stefanboltzmann定律，WIEN的位移定律，黑色和灰色表面，视图因素，辐射网络分析热力学：热力学系统和过程；纯物质的特性，理想和真实气体的行为；零和热力学的第一定律，在各种过程中的工作和热量计算；热力学的第二定律；热力学特性图表和表，可用性和不可逆性；热力学关系。