基于《船体结构疲劳强度指南》的有限元改进算法

根据中国船级社《船体结构疲劳强度指南》(2021)的基本原则对疲劳载荷进行计算模拟,使通用疲劳有限元分析软件包MSC.FATIGUE所需的输入更为精确.结合具体算例进行有限元疲劳强度核算,以改善热点疲劳应力区域计算结果.该船体结构疲劳强度有限元改进算法对于船舶工程中的实际应用具有参考价值.     

采用简化方法的船体结构疲劳强度校核

本文介绍用简化方法进行船体结构疲劳强度校核的基本原理。这一方法已为中国船级社近期编制的《船体结构疲劳强度指南》所采纳。文中介绍了疲劳载荷的计算,疲劳应力的计算及疲劳累积损伤的计算,并给出例题说明这一方法的具体应用。     

关于轮胎吊车车架的疲劳强度计算

用ansys有限元分析软件对各轮胎吊车的车架部分进行分析,主要是疲劳强度计算.根据《港口起重运输机械设计手册》给出的疲劳许用应力基本值与应力集中情况等级和工作级别的关系、起重机工作级别与利用等级的关系和疲劳许用应力计算公式,对车架的应力集中部分进行疲劳强度计算.     

C型独立液货罐焊接接头的疲劳载荷研究

针对C型独立液货罐的特点,提炼出C型独立液货罐的疲劳计算工况;按照IGC规则推导了高周疲劳动压力计算公式,并且与中国船级社《船舶结构疲劳强度指南》中的等效设计波法计算的疲劳载荷作了对比;此外,还讨论了蒸汽压力、温度变化等低周疲劳载荷,解决了C型独立液货罐疲劳计算的关键问题。     

一种考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度的计算方法

提出一种实用的计算和分析方法来考虑砰击载荷对双体船湿甲板处结构疲劳强度的影响,保证疲劳寿命预报的精度。首先,根据线性理论计算船体与波浪之间的相对运动和相对速度,并计算船体结构在波浪载荷作用下的应力响应;然后,计算湿甲板在砰击载荷作用下的非线性响应,再将线性响应与非线性响应通过方向性进行叠加,得到波浪载荷与砰击载荷联合作用的应力响应时历;最后,通过雨流计数法计算双体船在危险工况下的湿甲板疲劳损伤。研究结果可为考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度评估提供一些参考。     

基于PCL的集装箱船屈服强度校核工具开发

为了保障集装箱船船体结构的安全,在设计阶段常常需要根据规范要求进行直接分析并进行整体和局部强度的校核。由于船舶运行的载荷和必须考虑的工况复杂,同时各种工况下船体结构不同部位和不同构件的校核许用水平不一,无法直接借助通用软件的后处理功能直观判断构件是否满足要求。本文基于PCL语言,针对中国船级社集装箱船屈服强度校核要求,经过二次开发实现了许用应力以及衡准值的自动计算,并通过云图、三色图以及报告直观输出校核结果,该工具有助于对设计结果的快速反馈。     

基于 PCL 的集装箱船屈服强度校核工具开发

为了保障集装箱船船体结构的安全,在设计阶段常常需要根据规范要求进行直接分析并进行整体和局部强度的校核。由于船舶运行的载荷和必须考虑的工况复杂,同时各种工况下船体结构不同部位和不同构件的校核许用水平不一,无法直接借助通用软件的后处理功能直观判断构件是否满足要求。本文基于 PCL 语言,针对中国船级社集装箱船屈服强度校核要求,经过二次开发实现了许用应力以及衡准值的自动计算,并通过云图、三色图以及报告直观输出校核结果,该工具有助于对设计结果的快速反馈。     

自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处的简化疲劳分析

研究了自升式平台圆柱桩腿与桩靴相交处结构的简化疲劳分析方法。首先建立平台整体水动力模型,计算得到基于一定概率下的波浪载荷。然后建立部分圆柱桩腿和整个桩靴的有限元模型,依据该概率下的波浪载荷计算得到桩腿与桩靴连接结构的最大热点应力范围。最后根据简化方法公式计算了此处结构在该概率下对应的许用应力范围并进行校核。该方法可为同类型结构的简化疲劳评估提供重要的参考意义。     

小水线面双体船结构疲劳强度评估

以"小水线面油田交通船"为依托,探讨了小水线面双体船结构疲劳强度的评估方法,包括:疲劳强度评估构件及部位的确定、疲劳载荷、设计应力范围以及累积损伤度计算等问题.     

桥吊空腹副桁架主梁的剩余寿命估算

用ANSYS有限元分析软件对某桥吊空腹副桁架主梁跨中翼缘板在疲劳计算典型工况下的工作应力进行计算。根据《起重机设计规范》^[1]给出的疲劳许用应力基本值与应力集中情况等级和工作级别的关系、起重机工作级别与利用等级的关系和疲劳许应力计算公式，并利用S－N曲线基本公式，导出起重机结构“安全寿命”的估算方法。由此根据有限元计算结果分析主梁疲劳危险点的部位，推算主梁的剩余“安全寿命”。     

船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准

本文给出了船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准的一般形式，以及当应力范围服从Weibull分布时用一生中一遇最大应力范围表示的衡准形式。对有关影响因素及设计应力范围计算作了简要的讨论，并着重研究了集装箱船的疲劳强度校核问题，给出了例题。     

变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法

船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤.检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处.因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作用下表面裂纹扩展规律对船舶与海洋结构物的寿命预测是十分重要的.本文讨论了裂纹闭合及开口比的计算,在Newman有效应力强度因子计算方法的基础上,提出了考虑因素更全面的有效应力强度因子幅计算式以及变幅载荷作用下船舶与海洋结构物典型焊接接头疲劳裂纹扩展寿命预测模型.     

Numerical simulation of fatigue crack propagation under biaxial tensile loadings with phase differences

Fatigue crack propagation under the biaxial tensile loading, which loading directions are normal and parallel to the initial crack position, is highlighted in this study. Most of in-service structures and vessels are subjected to many types of loading. Generally, these loadings have different axial components with different phases. However, the structural integrities of structures and vessels are evaluated according to design codes based on theoretical and experimental investigations under a uniaxial loading condition. Most of these codes are based on the S–N curves approach. An approach that does not use S–N curves has been favored by researchers, with the fracture mechanics approach preferred for evaluating the fatigue life of structures. An advanced fracture mechanics approach was developed based on the Re-tensile Plastic zone Generating (RPG) stress criterion for fatigue crack propagation. In this study, fatigue crack propagation tests under biaxial loading with six different phase and loading conditions are performed and the effect of the phase difference under biaxial loading is evaluated. A numerical simulation method of fatigue crack propagation based on the RPG stress criterion under different biaxial loading phase conditions is presented and compared to measured data.     

随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展

船舶等许多工程结构在服役过程中的受载荷历程是一个随机过程.而变幅载荷下的载荷相互作用对疲劳裂纹扩展寿命将产生显著的影响.因此研究随机载荷作用下的裂纹扩展及定量计算对船舶结构的疲劳寿命预测的可靠性是十分重要的.该文提出了一个基于有效应力强度因子,以应力比和裂纹尖端塑性区尺寸为主要参数的随机载荷作用下疲劳寿命预测模型.该模型用于预测几种载荷谱作用下的裂纹扩展试验,结果表明预测结构和实验结果符合得很好.     

Assessment of fatigue strength of steel butt-welded joints in as-welded condition – Alternative approaches for curve fitting and mean stress effect analysis

Experimental fatigue data for butt-welded joints in as-welded condition and under constant amplitude tensile loading (secondary bending included) were analyzed using the nominal stress system and the notch stress system. Two approaches were used; a standard fitting procedure and minimization of the sum of squared perpendicular distances from a line with a fixed and free slope. In all cases, the latter method gave better agreement between the experimental and predicted fatigue life and fatigue strength. The analyses showed both with all broken specimen data included and with reduced data that the FAT225 curve, as recommended by IIW, might be too optimistic for the notch stress approach in the case of butt-welded joints in as-welded condition. It was also found that use of the local stress ratio instead of the applied stress ratio might explain many issues concerning current observations and apparent inconsistencies in reported literature.     

化学品船不锈钢舱热应力分析

以不锈钢舱化学品船的货舱区域平行舯体为模型来计算温差应力，并用于整个货舱区域。计算得出的温度载荷反映了航行和停？白状态下的满载和部分装载状态；将温差应力与静水弯曲应力、波浪弯曲应力以及液货和海水产生的静应力和动应力进行合成，最终结果对照许用应力，对全船和局部弯曲强度进行校核；同时研究了由于温差应力的存在对桁材轴向弯曲和剪应力、失稳强度、焊接（型式和尺寸）、开VI（形状，位置，局部加强等）的影响。     

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船的结构设计为例，开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态，基于美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）全船强度直接计算指南，采用ABS-DLA/SFA系列软件，用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果，针对每种装载状态计算15个设计波参数组，求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布，继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析，并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求，基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数，通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命，完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。     

Corrosion fatigue load frequency sensitivity analysis

This paper presents experimental assessment of crack growth rates of S355J2+N steel in a corrosion fatigue environment similar to what is experienced on offshore wind farm monopile structures under various cyclic load frequencies in order to assess the effect of cyclic frequency of the applied loading within a frequency range pertinent to the structure. Fatigue crack propagation behaviour in this test programme is evaluated through fatigue tests on six compact tension test specimens in air and in laboratory simulated seawater under free corrosion condition. Fatigue crack lengths were monitored by back face strain (BFS), DCPD and ACPD. A regression model was derived through the BFS method to express strain values as a function of crack length to width ratio. The effectiveness of BFS method is particularly demonstrated in the simulated marine environment. Within the range of test frequencies, crack growth rates in simulated seawater when compared to the equivalent air test revealed environmental reduction factors of 2 and 4 at lower and higher values of stress intensity factors respectively. Significant difference in the results of the seawater test frequencies is discussed.     

基于ANSYS和Certon-Dolan理论分析估计疲劳寿命的方法

依据累积疲劳损伤法-迈纳(Miner)法和应力寿命曲线(S-N)推导变幅多级载荷下等效应力及强度判据公式;结合ANSYS有限元分析软件和柯顿-多兰(Certon-Dolan)理论,通过APDL(Ansys Pa- rameter Design Language)参数化建模,分析出不同载荷下应力集中的部位,将有限元网格划分的危险部位节点单元的应力值取出,代入理论公式估算疲劳寿命,具体分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响,比较Miner方法和Certon-Dolan方法优劣,并提供设计参考数据和理论判据。     

Study on the application of spectral fatigue analysis

1Introduction Fatiguefailurehaslongbeenanimportantissuefor shipsandoffshorestructures.Toensuresufficientfa tiguestrengthduringtheservicelife,afatiguestrength assessmentneedstobedoneatthedesignstage.Gen erally,methodsforassessingfatiguestrengthcanbe classi…