老龄化船体结构的腐蚀疲劳风险评估

提出了对由于腐蚀和疲劳而引起的船体结构极限强度老化进行风险评估的方法。提出了由腐蚀增长、疲劳裂纹和腐蚀一疲劳裂纹联合作用引起的船体强度降低的随机时域函数模型。并利用二阶可靠性方法计算主要船体结构的瞬时可靠性。提出了进行老龄化船体结构时域可靠性分析的方法，用统计和概率的方法描述了腐蚀和疲劳裂纹参数对老龄化船体结构可靠性的敏感度。最后以一艘老龄化油船的结构为例进行了验证。     

水下爆炸作用下舰船的剩余强度及可靠性评估

针对水下爆炸作用下的破损舰船结构,提出了一个基于船体剩余强度的可靠性分析模型.应用逐步崩溃原理,对船体的剩余强度进行研究.基于船体结构剩余强度的失效模式,建立爆炸作用下船体结构的可靠性分析模型,并采用重要抽样法对其进行计算.运用Fortran语言编制了基于剩余强度的破损船体结构可靠性的完整分析程序,通过算例对不同破口位置和横倾角的剩余强度及可靠性进行计算.结果表明舰船中垂时的失效概率比中拱时大;舰船底部破损是最危险的,此时可靠性较低;且横倾角对破损舰船的剩余强度影响较大.     

腐蚀、疲劳损伤下船体结构可靠性研究现状与展望

对考虑腐蚀、疲劳损伤影响下船体结构可靠性分析层面的研究现状进行梳理和概述。通过综述发现:近年来,船体结构可靠性分析的对象已由拟建船体向现役船体结构方向扩展,且研究重心开始由腐蚀、疲劳损伤单一影响下的可靠性分析向两者交互作用影响下的可靠性分析方向发展。未来开展腐蚀、疲劳损伤下船体结构可靠性研究工作的重点将主要体现在以下4个方面:1)点蚀损伤船体结构破坏机理及对应的评估方法研究;2)腐蚀、疲劳损伤交互作用下的船体结构破坏机理研究;3)基于有限的实船损伤勘验数据,开展合理、可行的可靠性评估方法研究,进行船体结构全寿命周期内综合损伤下的可靠性分析;4)建立不同服役环境、服役期限的实船腐蚀、疲劳损伤数据库。     

船体结构腐蚀模型对检测及维修规划的影响

提出了基于风险的船体结构腐蚀优化检测及维修的基本理论框架.最优的检测及维修,是在保证结构在设计工作寿命内的可靠指标大于最低可靠指标的基础上,使结构生命周期内总的期望费用最小.建立了检测、维修及失效事件的安全余量方程,推导了失效及维修概率的计算公式.在此基础上,以船体结构两种常用的腐蚀模型Paik模型和Guedes Soares模型为例,分析了两种模型对最优检测及维修策略的影响.其结果表明,腐蚀模型对最优的检测及维修次数和时间有明显的影响,但是对总的期望费用及失效概率影响不大,而且两种腐蚀模型得出的最优失效概率都是10-3.     

考虑腐蚀与疲劳损伤的船体总纵极限强度与可靠性分析

本文定量考虑了腐蚀与疲劳两类损伤对船体结构随时间变化的情况,并建立了船体总纵极限强度与时变可靠性的计算方法。对一条实船的分析说明,腐蚀和疲劳损伤虽然短时间内的破坏并不显著,但积累到一定程度,对船体结构的影响相当大。采用可靠性评估的方法,对船体总纵强度的安全水平可作出合理的评价。     

船体结构疲劳载荷计算中几个重要参数的探讨(英文)

基于线性累积损伤原理的船体结构疲劳强度评估方法已经在各种民船结构的设计规范中得到了广泛的应用,但其中疲劳载荷的计算方法和主要参数差别较大,导致结构疲劳寿命的评估结果具有一定的分散性。文中利用长期疲劳应力范围的Weibull分布和S-N曲线方法给出的结构疲劳寿命谱分析计算公式,通过理论分析和数值计算,分析了对结构疲劳损伤贡献率最大的长期应力范围所对应的超越概率水平,以及S-N曲线反斜率对该超越概率水平的影响。研究了不同超越概率水平下形状参数对结构疲劳寿命的影响,讨论了疲劳寿命对超越概率水平、形状参数和S-N曲线反斜率的敏感性。文中给出的一些结论对国际船级社协会正在进行的共同油船和散货船结构规范协调性研究具有参考价值。     

腐蚀疲劳作用下的船舶极限强度可靠性分析

由于腐蚀和疲劳的综合作用,船舶舯横剖面模数随时间减少,造成船体结构承载能力降低。本文通过对腐蚀和疲劳作用的定量分析,提出一种船体结构可靠性的计算方法。建立随时间变化的腐蚀、疲劳及剖面模数的模型,并通过一阶二次矩法计算船体瞬时可靠性,得出了船舶全寿命期内舯横剖面的剖面模数、可靠性指标随时间的变化曲线。     

武器任意攻击角下舰艇的不沉性概率计算

蒙特卡罗法作为计算舰艇不沉性概率的一种常用方法,在一维空间计算舰艇的失效概率中得到了广泛的应用。为了建立三维空间中的计算方法,在建立舰艇和武器攻击三维坐标系的基础上,把舰艇表面分割成很多个微小的三角形表面单元,运用蒙特卡罗法研究了武器任意攻击角度下舰艇不沉性概率计算的方法。最后,用型值表对实船进行三维坐标取值,计算该船在多次命中情况下的不沉性概率,并与一维方法的计算结果进行了比较分析。     

舰艇技术设计阶段的生命力分析方法

舰艇生命力分析是指根据当前船体和装备的损伤状态,计算舰艇生命力指标值及对应的损伤等级,是进行生命力评估的关键一步。技术设计阶段,舰艇生命力评估对象较多,评估对象之间的功能逻辑关系呈现复杂的网络状,因此以往方案设计阶段使用的损伤树分析方法将不再适用。针对该问题,首先分析了技术设计阶段生命力分析模型的构成,它包含3类分析模型;然后,使用图模型和宽度优先搜索算法构建了第1类分析模型;使用功能树模型构建了第2类分析模型;使用组合合成原则描述了第3类分析模型;最后,通过案例说明了上述分析方法的实用性。该分析方法具有较强的通用性,标准化程度高,为生命力评估系统的模块化开发奠定了理论基础。     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法,分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式,对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法,计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响,同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法,确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数,推导了局部安全因子,可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

基于腐蚀疲劳裂纹扩展的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

本文研究了腐蚀与疲劳载荷耦合作用下自升式平台桩腿服的可靠性问题。采用ANSYS对自升式海洋平台桩腿结构进行建模,根据平台服役海域的波浪散布图对桩腿结构的工况进行划分,确定浪溅区桩腿结构的疲劳关键节点及其等效应力;以桩腿材料E690高强钢为对象,进行腐蚀疲劳裂纹扩展实验,获得了不同环境下的疲劳裂纹扩展参数;提出了基于断裂力学的浪溅区桩腿关键节点的时变可靠性模型,与采用现有腐蚀模型的桩腿时变可靠性指标进行了对比,结果表明了本文所提方法能有效地反映平台桩腿服役期间关键节点的时变可靠性变化趋势,为平台在服役期间的安全运行与维护保养提供了理论指导。     

面向腐蚀环境的自升式海洋平台桩腿时变可靠性研究

以某公司300ft自升式海洋平台桩腿为研究对象,根据平台桩腿的工作环境的波高和波浪周期对其疲劳环境工况进行划分,采用Airy波理论和PM双参数谱计算平台桩腿不同工况下所受的波浪力谱,通过ANSYS有限元软件对平台进行三维建模,分析其在波浪力下的应力响应。建立桩腿在环境载荷下的可靠性模型,同时针对当前研究中的不足,考虑到腐蚀对于桩腿可靠性的影响,提出并建立在环境载荷与腐蚀耦合作用下的桩腿时变可靠性模型,根据应力响应分析结果,分析桩腿腐蚀最严重区域构件的时变可靠性变化规律,对比两种模型下的桩腿结构可靠性,确定腐蚀因素对桩腿时变可靠性的影响。根据可靠性分析结果,结合自升式海洋平台桩腿的工作环境和服役周期,为平台桩腿的维护与保养提供一定参考。     

氯盐腐蚀环境下混凝土结构时变可靠度计算

基于Fick扩散定律,建立了氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,给出了模型中参数的取值。依据可靠性理论,考虑氯离子侵蚀深度的不同分布特征,利用建立的扩散模型,说明了氯盐侵蚀环境下考虑时变效应的混凝土结构可靠度计算方法。最后给出了实际工程算例,算例结果说明,假定氯离子侵蚀深度服从正态分布带来的计算偏差并不大,却可大大简化计算过程。     

采用非概率方法对不同环境条件下的漂浮式风力机进行系泊损伤识别（英文）

This paper discusses the damage identification in the mooring line system of a floating wind turbine(FWT) exposed to various environmental loads. The proposed method incorporates a non-probabilistic method into artificial neural networks(ANNs). The non-probabilistic method is used to overcome the problem of uncertainties. For this purpose, the interval analysis method is used to calculate the lower and upper bounds of ANNs input data. This data contains some of the natural frequencies utilized to train two different ANNs and predict the output data which is the interval bounds of mooring line stiffness. Additionally, in order to reduce computational time and more importantly, identify damage in various conditions, the proposed method is trained using constant loads(CL) case(deterministic loads, including constant wind speed and airy wave model) and is tested using random loads(RL) case(including Kaimal wind model and JONSWAP wave theory). The superiority of this method is assessed by applying the deterministic method for damage identification. The results demonstrate that the proposed non-probabilistic method identifies the location and severity of damage more accurately compared to a deterministic one. This superiority is getting more remarkable as the difference in uncertainty levels between training and testing data is increasing.     

船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性

在疲劳和腐蚀作用下，船体梁舯剖面模数折减，导致极限承载能力下降，在此基础上进行可靠性分析。文中腐蚀率是一个有常数平均值的随机变量，疲劳裂纹根据Paris公式计算，当静水弯矩和波浪弯矩的组合值超过船体梁极限承载能力时，发生船体梁失效。以一艘散货船为例，计算其可靠性随时间的变化。计算结果可为船东和船级社评估船舶营运期间疲劳和腐蚀对船舶可靠性的影响提供参考。     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命.因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点.基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程.在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律.     

考虑检测维修更新的船体梁时变可靠性分析

目前对服役期内船舶时变可靠性的分析,主要考虑疲劳和腐蚀这两类损伤随时间累积对剖面模数的影响,但很少考虑检测维修因素对损伤的修复作用.本文以某疏浚船为例,通过Matlab软件编程,以船体梁总纵强度为分析对象,建立极限状态方程,定量计算疲劳和腐蚀随时间对剖面模数造成的折减,并定量分析了疲劳裂纹和腐蚀板件检测维修的影响,对船舶的时变可靠性进行分析.计算结果表明,疲劳裂纹和腐蚀损伤随时间累积均会引起船体梁时变可靠度降低,且腐蚀是时变可靠度降低的主要因素;对裂纹和腐蚀板件的检测维修能恢复船舶的可靠度,时变可靠度恢复的效果与裂纹检测精度和腐蚀板件最小允许折减量比率有关.建议在后续研究中将对损伤的检测维修因素纳入分析.     

船舶压载水舱阴极保护状态自动实时监测系统的设计与研制

对于阴极保护下的船舶压载水舱等钢结构物,其阴极保护效果会随着船舶服役时间的延长而逐渐劣化。采用人工方法进行检测很难做到实时、全面、准确、便捷。为此我们研制了一套基于电位法腐蚀检测技术原理、结合计算机控制技术和网络通信技术的"腐蚀电位实时监测系统"。该系统由被保护对象、腐蚀电位信号采集传感器(参比电极)、腐蚀电位实时监测仪等硬件组成,结合腐蚀检测电位点设置、腐蚀电位趋势分析及报警等软件,实现了对船体(或压载水舱)腐蚀与保护状态的实时自动监测,能够及时准确地获得阴极保护状态信息,便于及时采取应对措施,是确保船舶航行安全的重要技术手段之一。     

船用冷凝器冷却管的腐蚀剩余寿命预测方法研究

针对船用冷凝器的主要失效模式-冷却管点蚀穿孔,用Gumbel分布拟合冷凝器冷却管最大腐蚀深度的概率分布,用长磨合期磨损速度公式拟合呈指数衰减形式的冷却管腐蚀速度,通过对最早泄漏时间预测值时刻的可靠度赋值,得到满足期望可靠度的最大腐蚀深度估计值及腐蚀剩余寿命.基于积累的腐蚀数据和船用冷凝器剖管分析报告,进行了实例计算.该方法是对腐蚀数据统计分析理论及腐蚀寿命预测理论的合理补充,且在确定设备检修时间及报废时间方面具有一定的应用价值.