海船结构的总纵强度可靠性分析

本文在研究船舶结构总纵度强度的外载荷和结构能力的概率模型的基础上,应用结构可靠性原理中的全概率法和改进的一阶二次矩法编制了计算程序。通过对5艘实船的计算,分析了这些船舶的实际安全水平,特别,根据ZC规范要求的最小强度的最大载荷作了可靠性分析,得出了这5艘船的最低安全水平。在改进的一阶二次矩法计算的基础上,给出一种与传统的确定性设计方法形式相似但比其更为精确的安全设计条件及其相应的强度减小因子和载荷放大因子计算方法,供结构直接设计强度校核所用。     

内河船舶可靠性分析中的波浪弯矩统计与极值分布

以内河A级航区波浪散布图与波浪谱为环境参数,基于三维势流水动力程序对43艘内河船舶进行波浪弯矩长期预报,获得样本船波浪弯矩长期Weibull概率分布的形状参数、尺度参数和10-8超越概率的预报值。将波浪弯矩预报值与静水弯矩进行对比,根据Turkstra载荷组合规则,确定船体梁总纵强度可靠性分析中的载荷组合形式。在此基础上采用序列统计法对波浪弯矩极值分布进行分析,极值分布近似服从Gumbel分布,即I型极值分布。     

超大型油船破损剩余强度可靠性分析

根据MARPOL公约,对CSR-H规定的破口范围进行概率分析。以一艘超大型油船为例,分别统计了单舱破损后各个肋位的静水弯矩概率特征和基于全球海况谱的一周波浪弯矩预报值;基于Smith法的船体梁极限弯矩计算软件,分别统计了各舱破损后极限弯矩的概率特征;采用改进一次二阶矩法,计算了各舱破损后的剩余强度可靠度。研究结果表明：机舱和首尾货舱发生破损后整船失效概率较低,中部货舱区域发生破损后整船失效概率较大,尤其在静水中垂破损工况下最危险,失效概率在10^-2量级。     

海船波浪弯矩计算方法

本文运用切片法和北大西洋风浪统计资料,估算了六组船舶的波浪弯矩。其中每一组都由三十艘同样长度的船组成,它们的线型特征与三十艘实船相同,这些船包括有干货船、散货船、油船和客船等。六组船的船长分别为100米、150米、200米、250米、300米和350米。通过分析船长和方形系数对波浪弯矩的影响,得出了一个类似“规范”所用的波浪弯矩简单计算式,可供船舶设计时参考。     

船舶波浪载荷短期极值的经验公式

对散货船、油船、集装箱船的多艘实船进行了短期波浪载荷直接计算,分析了这三种船型的船舯垂向弯矩、L/4(L为船长)处垂向剪力、3L/4处垂向剪力的若干规律,以及集装箱船型的扭矩、船舯水平弯矩的若干规律.根据这些规律,总结出一套针对特定船型的短期波浪载荷极值的完整计算公式.     

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。     

大型集装箱船极限强度准则可靠性研究

本文对某一万箱级和某两万箱级的2型超大型集装箱船的极限承载能力分布、静水弯矩分布、波浪弯矩极值预报以及UR S11A要求的极限强度进行了分析，采用改进的一次二阶矩法（FORM），对2型船的失效概率进行计算，旨在验证满足UR S11A极限强度要求的超大型集装箱船的安全水平，以验证此强度准则的可靠性。     

船舶波浪弯矩短期预报研究

采用两种方法（一是利用WALCS软件，基于三维频域线性水动力理论；二是利用3小时波浪弯矩有义值MS，根据极值I型理论）进行船舶波浪弯矩短期预报，并分别计算得到16艘船舶（6艘散货船、10艘油船）的短期波浪弯矩。经比较发现，根据极值I型理论得到的短期波浪弯矩与WALCS软件短期波浪弯矩偏差较小，在工程实践中具有一定参考价值。     

基于非线性设计波的船体结构强度直接计算研究

针对规范公式不适用于小方形系数Cb0.6的船舶以及线性设计波法不能反映波浪载荷非线性特征的情况,使用非线性设计波法研究了一艘小方形系数船的波浪载荷长期预报极值和波浪载荷与波高非线性变化规律,给出了非线性设计波参数的选取办法。根据参数,用非线性设计波法计算了船舶的波浪附加弯矩,并与线性设计波和规范公式两种方法得到的波浪附加弯矩进行了比较分析。分析结果表明,非线性设计波法能够反映出波浪幅值较大时波浪载荷随波高非线性变化的规律,以及中拱、中垂状态下舯剖面波浪附加弯矩的非对称特征,较线性方法更为合理。     

船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义

在船舶结构界可靠性方法已得到越来越广泛的应用。在进行现有船舶的可靠性分析或对新船制订可靠性设计规范时，必须要首先确定能力与载荷的统计特征。对于船舶结构来说，波浪弯矩是主要的载荷，极限波浪弯矩的统计特征对极限强度的可靠性分析十分重要。但是，通过研究发现，不同的文献中给出的用于确定极限波浪弯矩统计特征的概念和方法并不一致，这一差别可能对了随后的船舶结构可靠性分析和设计有一定的影响。本文旨在对船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义作一些讨论，以期澄清一些概念。     

3种非线性波浪载荷计算方法介绍及其实船应用比较

介绍3种预报非线性波浪载荷的时域方法,分别是规则波法、等效韦布尔法和极大波法。以第二代40万吨超大型矿砂船为例,分别使用此3种方法对中垂和中拱波浪弯矩做了预报,得到3种方法下的不同波浪弯矩值,并比较3种方法的优缺点。此3种方法,在实际工程中都可被船级社接受使用,但从目标船的计算结果看,最终的弯矩值有10%左右的差距。所以非线性波浪弯矩的计算结果,会根据计算方法的不同而有所不同,实际工程项目中可以根据需要合理选择计算方法。     

IMO瘫船稳性倾覆概率分段线性化和敏感性分析

国际海事组织(IMO)第2代完整稳性规则预计将于2019年定稿,目前仍处于大量样船的计算与完善阶段。处于横风横浪联合作用下产生大幅横摇甚至倾覆的瘫船状态,被公认是相对危险的稳性失效模式。因此基于瘫船稳性第2层衡准,针对2艘集装箱船,利用分段线性化方法得到横摇运动方程的解析解,并据此进行倾覆概率的计算。在样船计算的基础上同局部线性化结果进行对比,并对影响倾覆概率的敏感性因素进行分析:延长暴露时间、高峰宽频的波浪谱、选择GZ曲线顶点为分段分界点等均能提高衡准的安全裕度。在此计算分析的基础上为完善IMO瘫船稳性衡准的制定提供技术支撑。     

船舶波浪弯矩1周短期预报研究

当船舶在海上发生碰撞、搁浅、泄漏等事故后,需在1周之内进行救助,所以有必要研究船舶1周短期波浪弯矩的预报方法。本文介绍2种方法:一是利用WALCS软件,基于三维频域线性水动力理论,计算后得到16艘船舶(6艘散货船、10艘油船)的1周短期波浪弯矩,记为1周软件波浪弯矩预报值;二是根据极值I型理论,通过公式推导,利用已知3小时波浪弯矩有义值M S,计算后得到了16艘船舶的1周短期波浪弯矩,记为1周极值I型波浪弯矩预报值。经比较发现二者预报结果高度一致,认为采用极值I型理论进行船舶波浪弯矩1周短期预报准确可靠,且该方法耗时更短,简便易行,值得推广。     

浅水超大型FPSO波浪弯矩设计值与不同水深预报值的比较

针对水深对浅水超大型FPSO波浪诱导载荷的影响,在国际船级社协会(IACS)纵向强度标准的基础上,探讨了不同水深波浪诱导弯矩的长期预报值与波浪弯矩设计值的关系.开发了基于有限水深复合格林函数波浪诱导弯矩数值计算程序模块,对一艘300K DWT FPSO在不同水深海况下的波浪诱导载荷进行了长期预报.研究结果表明,水深对波浪弯矩设计值的影响很大.     

内河散货船总纵极限强度可靠性分析

针对影响内河散货船船舶结构安全的不确定因素,采用三维势流水动力程序进行波浪弯矩的长、短期预报,根据Turkstra准则选择外载荷极值组合形式,提出适用于内河散货船总纵极限强度可靠性分析方法,对某内河散货船的不同工况进行计算和分析,给出不同工况下失效概率的计算方法。     

近海风电设备安装船波浪载荷预报

本文以自航自升式近海风电设备安装船为研究对象,基于其特殊的船体外形建立不同装载工况下的水动力模型,应用水动力分析软件AQWA计算船舶典型横剖面处的波浪载荷幅值响应算子,在此基础上分析目标海况下指定概率水平的弯矩和剪力的长期统计值,为近海风电设备安装船结构设计和强度校核提供外部载荷。     

42000吨散货船结构疲劳可靠性评估

本文从可靠性概念出发，对沪东造船厂建造的42000吨散货船甲板角隅结构疲劳强度进行安全评估。评估中考虑了疲劳数据的离散性、应力分析的误差以及波浪载荷的随机性等不确定因素，结果表明，该船甲板角隅的疲劳可靠性水平在0．98以上，即失效概率小于0．02，较好地反映了该船的实际情况。该评估方法也可用于集装箱船甲板大开口疲劳安全评估。选择合适的可靠性水平，保证角隅恰当的疲劳强度，避免角隅疲劳裂纹的产生，对集装箱船结构安全具有实际意义。     

舰船总体结构的可靠性分析

本文首先介绍了三个水平等级可靠性分析方法的概况，随后详述了船体波浪诱导弯矩极值和甲板屈曲极限变矩统计参数的计算过程。最后根据第二水平法以现役五型舰船为计算对象，在分析综合的基础上推荐舰船设计的目标安全指数。     

基于拟合波浪载荷船体梁总纵极限强度可靠性分析

船舶波浪弯矩在规则波中的频响函数以半解析的形式给出,同时考虑了实船非直舷及底部砰击因素的非线性影响.提出了波浪弯矩的非线性经验拟合表达式以及波浪中的统计分布特性,它能快速准确地预报波浪载荷极值.最后提出了针对船体梁总纵极限强度进行可靠性分析的方法,并给出实船算例.研究结果表明,给出的方法既适用于概念设计阶段对船舶结构的安全性评估,也满足对实船波浪载荷的快速预报及结构强度可靠性分析的要求.     

多功能支持船波浪载荷研究

波浪载荷研究是船舶性能预报和结构安全评估的关键内容。文中利用势流理论直接数值求解多功能支持船遭受的波浪载荷(包括一阶波频力和二阶漂移力),利用统计方法得到波浪载荷的长期预报和短期预报极值,包括波浪总纵弯矩和垂向波浪剪力以用于后续的船舶整体结构安全评估,以及纵向漂移力、横向漂移力和首摇漂移力矩用于船舶的动力定位能力分析中。研究结果表明:求解波浪载荷的势流理论方法精确,能为后续的船舶性能预报和结构安全评估提供可靠的载荷输入。