环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题。基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式。利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核。将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大。同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型。     

基于船体极限强度和碰撞剩余强度的HCSR对比分析

2013版HCSR对极限强度和船体梁载荷计算的诸多安全系数和公式做出了新的修正。第五章船体梁强度新增加针对船体梁剩余强度的计算和校核。本文基于Smith法,根据2013版HCSR中船体梁载荷计算公式和极限强度计算流程的规定,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用Fortran程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76 000 t散货船为例,对完整船体的极限强度进行计算,对碰撞状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过对比ABS和DNV规范中的碰撞模型,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的校核公式更严格。     

船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

考虑腐蚀影响的老旧FPSO船体总纵强度研究

以在渤海服役20年的FPSO为研究对象,分别采用水动力分析软件MOSES和SESAM计算其静水载荷和波浪载荷,进而得到船体所受总纵外载荷。依据《海上浮式装置入级规范》中关于腐蚀速率的规定计算FPSO在计入腐蚀后的船体剖面模数,根据《钢质海船入级与建造规范》中的相关规定,对FPSO在运营不同年限后的总纵强度进行校核,同时提出了改造加强的建议。校核结果表明:该船目前的总纵强度满足规范要求。     

基于完整船体极限强度和搁浅剩余强度的协调共同结构规范对比分析

文章基于Smith法,根据国际船级社协会发布的2013版协调共同结构规范(HCSR)中破损模型、失效模式和载荷模型,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用FORTRAN程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76000吨散货船为算例,对完整船体的极限强度进行计算,对搁浅状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过在中拱和中垂工况下与其他规范的对比验证,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的安全系数要求更高,校核更严格。     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

考虑自由液面修正对水压力分布影响的FPSO总体强度分析

基于ABS的DLA方法,对超大型浮式结构物FPSO船体的特征载荷进行长期预报,获得设计波参数,结合SESAM软件进行总体强度分析及载荷工况分析。对水动力荷载进行自由液面修正,采用WSD方法校核修正前后整船屈服屈曲强度。结果表明对动水压采用自由液面修正以后的水压更为贴合实际情况;总体强度满足ABS、方法要求;修正前后差别较小,水线面附近结构强度需要采用局部压载组合校核。通过总体强度分析可以整体观察船体在波浪载荷作用下的应力变形情况,为船体局部特殊结构疲劳子模型计算提供边界位移,并根据利用率优化结构。     

用动力载荷因子法进行FPSO船体强度的设计和评估

本文提出了一种适合FPSO船体结构的强度设计和评估方法.该方法基于造船工业中长期应用并证明可靠的油轮设计经验和入级规范,通过引入动力载荷因子,可以考虑特定的波浪条件和工程设计要求对船体强度的影响.该方法利用成熟的油轮规范,在保持可靠的同时简化了海洋结构的强度设计和评估.设计人员、特别是熟悉油轮的设计和制造的人员很容易使用这种方法.动力载荷因子代表特定的波浪条件和工程要求.文中还给出了将这一方法用于某一在中国南海的转动塔式锚固FPSO的例子.     

上层建筑一体化船型的船体梁总纵强度计算方法研究

目前许多船型进行上层建筑一体化结构设计,把上层建筑和主船体连成一体,舷侧线型从主船体一直延伸到上层建筑甲板。在按现有规范进行船体梁总强度校核时,会遇到如何计算包含上层建筑的船体梁剖面模数和总强度应力等问题。文章引入了上层建筑面积折减系数和上层建筑有效度系数,建立了它们之间的数值关系,给出了上层建筑一体化船型的上层建筑船体梁横剖面参数和参与总强度有效度的工程计算方法,可应用于该类船型的设计计算和船体梁总强度校核。     

内河船舶极限强度计算的逐步破坏法程序设计

在船舶设计与强度评估中,为更加真实地了解船体结构的安全极限,要求计算船体梁的极限强度。逐步破坏法由于其计算效率高,结果比较可靠,被广泛运用于大型海船设计,但在内河船舶设计规范中,至今尚无有关极限强度的条款。通过非线性有限元程序计算得到加筋板单元平均应力应变关系,并与Rahman法、CSR法以及ISUM方法计算得到的应力应变关系曲线进行对比,以验证其可靠性。然后,按照一定的规律建立符合内河船舶构造的加筋板单元应力应变关系数据库,并编写逐步破坏法计算程序,在计算过程中,其能根据加筋板单元尺寸自动选取对应的关系曲线;对参数超出数据库的情况,则通过插值实现。     

水面舰船总强度标准应用研究

由于现有国内水面舰船设计规范仅适用于船长160m以下的舰船,有必要提出适用于船长160m以上的水面舰船结构设计标准,本文着重讨论了水面舰船总强度标准,综合分析和比较了现行规范对总强度的相关规定,并在整船三维有限元强度分析的基础上提出了当船长超过160m并接近200m时船体的总强度标准的建议,最后给出了设计目标船的结构设计校核应用实例.     

大型舰船总纵强度计算方法研究

由于现有国内水面舰船设计规范仅适用于船长160m以下的舰船,为了更好地研究大型舰船的总纵强度,本文对一船长约200m的目标舰按照<中国船级社钢质海船入级与建造规范>(CCS)与基于<舰船通用规范>(GJB)基础上的建议标准以及全船有限元直接计算这三种方法作了计算与比较,得出了一些有益的结论,对大型舰船的总纵强度研究与规范的制定提供了较好的参考.     

大型舰船坐坞强度衡准与计算方法

墩木的合理布置对保证大型水面舰船在船坞建造和进出坞过程中的安全至关重要,而国内现有舰船规范不适用于船长大于160m的舰船的坐坞强度校核。为此首先分析了现有的坐坞强度计算规范和校核衡准,然后提出了新的适用于大型水面舰船的坐坞强度衡准与基于船体梁有限元模型的计算方法,最后对一船长接近200m的舰船在坐坞状态下的船体结构强度与墩木强度进行了分析,结果表明提出的强度衡准与计算方法是合理的。     

Ultimate strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads part 1: Nonlinear finite element analysis

This paper is the first of two companion papers concerning the ultimate hull girder strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads. In the midship part of container ships, upward bottom local loads are usually larger than the downward ones. This leads to the increase of biaxial compression in the outer bottom plating and the reduction of the ultimate hull girder strength in the hogging condition. In this Part 1, the collapse behavior and ultimate strength of container ships under combined hogging moment and bottom local loads are analyzed using nonlinear finite element method. Buckling collapse behavior of bottom stiffened panels during the progressive collapse of a hull girder is closely investigated. It has been found that major factors of the reduction of ultimate hogging strength due to bottom local loads are (1) the increase of the longitudinal compression in the outer bottom and (2) the reduction of the effectiveness of the inner bottom, which is on the tension side of local bending of the double bottom. The obtained results will be utilized in the Part 2 paper to develop a simplified method of progressive collapse analysis of container ships under combined hogging moment and bottom local loads.     

浮式生产储油船设计环境资料分析

根据某浮式生产储油船(FPSO)设计海域的环境资料,提供了短期统计特征及其长期分布律和迁航海域海况的分析计算结果,成为系泊结构物定位与环境荷载计算以及结构强度与疲劳分析的前处理模块。     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

点蚀损耗对船体梁极限强度的影响（英文）

The paper focuses on the assessment of the hull girder ultimate strength,combined with random pitting corrosion wastage,by the incremental-iterative method.After a brief review about the state of art,the local ultimate strength of pitted platings under uniaxial compression is preliminarily outlined and subsequently a closed-form design formula is endorsed in the Rule incremental-iterative method,to account for pitting corrosion wastage in the hull girder ultimate strength check.The ISSC bulk carrier is assumed as reference ship in a benchmark study,devoted to test the effectiveness of the incremental-iterative method,by a comparative analysis with a set of FE simulations,performed by Ansys Mechanical APDL.Four reference cases,with different locations of pitting corrosion wastage,are investigated focusing on nine combinations of pitting and corrosion intensity degrees.Finally,a comparative analysis between the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,and the relevant values,complying with the Rule net scantling approach,is performed.Based on current results,the modified incremental-iterative method allows efficiently assessing the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,so revealing useful both in the design process of new vessels and in the structural health monitoring of aged ships.     

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩，分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果，并分析胶层失效规律。结果表明，CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。     

FPSO global strength and hull optimization

Global strength is a significant item for floatingproduction storage and offloading （FPSO） design, and steel weightplays an important role in the building costs of FPSO. It is the maintask to consider and combine these two aspects by optimizing hulldimensions. There are many optional methods for the globalstrength analysis. A common method is to use the ABS FPSOEagle software to analyze the global strength including the rulecheck and direct strength analysis. And the same method can beadopted for the FPSO hull optimization by changing the depth.After calculation and optimization, the results are compared andanalyzed. The results can be used as a reference for the futuredesign or quotation purpose.