考虑水弹性效应的船体监测疲劳损伤评估方法

船舶结构应力监测系统作为智能船体的主要技术手段之一,近年来已逐步应用于高性能船和大型运输船,但考虑波激振动、砰击颤振水弹性效应的船体结构监测技术,目前还少有应用实例。超大型集装箱船船体梁刚度较小、大外飘船艏结构等特点使得波浪中更容易发生共振与颤振,这些波浪诱导的高频成分对船体结构的疲劳影响需要进一步研究。本文考虑波激振动等水弹性效应影响,对风浪中航行的超大型船舶进行了结构疲劳损伤评估分析方法的研究,并对一艘21 000 TEU集装箱船实船监测数据进行了数据分析,量化研究了波激弹振对监测结构疲劳寿命的影响。     

CAE技术在LNG船结构设计中的应用

本文以147,000m^3LNG船为对象,介绍了应用ABS船级社的SAFEHULL计算软件以及ANSYS计算软件,进行舱段有限元和全船有限元强度计算的过程,以及对该船进行40年疲劳寿命的疲劳强度校核的过程。根据计算结果,得出船体结构的应力分布和变形,对船体结构进行优化和加强,保证船体结构和货物围护系统（薄膜）的应力水平满足规范要求和专利公司（GTT）的相关规定。     

W10-3平台结构强度与疲劳分析

本文对Ｗ１０－３导管架海上采油平台结构进行了整体静力分析，根据ＡＩＳＣ／ＡＰＩ－ＲＰ２Ａ １７５Ｈ的设计规范对各构件进行了许用应力校核，对结构节点段进行了冲剪应务校核。并对导管架结构进行了疲劳分析和寿命算，计算了关键管节点和典型有初始裂纹管节点的疲劳寿命。为海上采油平台安全运营提供了科学依据。     

船体结构规范设计ABS的SAFEHULL系统介绍

本文主要介绍ＡＢＳ的ＳＡＦＥＨＵＬＬ系统，其主要包括散货船，油船，集装箱船的规范计算模块（ＰＨＡＳＥＡ）和有限元计算分析模块（ＰＨＡＳＥ Ｂ）两部分，使用该软件，可进行船体结构的设计和校核。     

海上石油浮式生产系统疲劳校核分析

船体结构的疲劳一直是船体结构的一种重要的损伤现象。特别是高强度钢在船体结构中的广泛使用，使船体结构的疲劳破坏问题更加突出。本文以一艘15万吨浮式生产储油系统(FPSO)为例，根据FPSO自身的结构特点和其特殊的工作状态，详细介绍了对FPSO进行疲劳分析的基本过程，包括FPSO疲劳校核区域的确定，波浪统计预报、主要校核部位的疲劳计算方法和过程。     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

21000m~3乙烯(LEG)运输船结构设计

在原22000m3LPG船的基础上,进行了全面的优化设计,研发设计了满足最新规范规则要求的新一代21 000 m3LEG(液化乙烯)运输船。从结构设计着手,以21 000 m3LEG船为主要研究对象,从结构布置、规范校核、建造工艺等多方面进行了研究。对液化气船(C型舱)结构设计需要考虑的几个重点方面作出论述:船体梁结构强度计算校核,确定船体梁剖面模数;有限元直接强度计算,评估构件强度、疲劳寿命;全船振动分析和局部振动分析,确保船员的居住舒适性和船体构件的稳定可靠性;液化气船特有的船体结构温度场分析,得到温度分布并确定钢材级别等。对全船结构进行了大量优化改进工作,解决了设计中碰到的难点。推出一个优秀的设计方案,使该船结构更可靠,加工建造更为便利,提升了该船的市场竞争力。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

高速无舱口盖集装箱船结构疲劳分析

本文介绍了应用简化方法进行高速无舱盖集装箱船船体结构疲劳寿命评估的原理、一般过程及其计算结果。计算表明本船的危险区域在船舯支撑舱壁处的舱口角隅板范围和舷侧处纵骨与横向构件的连接节点。对所设计的船体结构,只要在建造中保证足够的加工质量和尺度控制,本船的任何结构疲劳损伤都在可接受的范围内。     

基于谱分析法的FPSO剩余疲劳寿命研究

疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一。多年来,船舶结构的疲劳断裂问题一直是造船界广泛关注的问题[1]。对于由大型油船改装而成的FPSO而言,预测并延长其服役寿命是很关键的。本文通过谱分析法对船体疲劳损伤度进行计算,分别对油船和FPSO阶段进行计算从而得到FPSO剩余疲劳寿命。通过建立3D有限元模型,采用热点应力方法来确定评估处应力传递函数,分别计算各个短期海况损伤度并通过线性叠加来计算总的损伤度以及剩余疲劳寿命。根据疲劳评估结果,更加高效地实施船体结构的检测及维修。     

基于工程简化的Topside管廊结构疲劳寿命分析

对“船形”海洋工程结构的疲劳评估方法进行了详细讨论,并结合有限元法,采用工程简化实用的疲劳评估方法,对某海洋工程Topside管廊结构的疲劳损伤和疲劳寿命进行计算分析,验证了该结构抗疲劳设计的合理性。此疲劳分析过程简单方便,可为类似工程结构的疲劳寿命分析提供参考。     

基于规范方法的小水线面双体船疲劳强度研究

论文介绍了船舶结构疲劳强度评估基本原理,并对一条2200t级小水线面双体船进行规范法疲劳强度评估。针对小水线面双体船结构特点,采用规范进行疲劳载荷计算;结合全船有限元计算结果进行疲劳部位筛选;采用有限元法提取疲劳部位的热点应力,并计算疲劳部位的累积损伤度。分析计算结果,提出疲劳部位优化方案。     

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。     

大型散货船结构节点疲劳寿命的分析计算

根据应力幅长期分布的Ｗｅｉｂｕｌｌ分布假设及结构材料疲劳的Ｓ－Ｎ曲线和线性累积损伤Ｍｉｎｅｒ准则，使用数值分析与解析相结合的混合法对３４０００ＤＷＴ大潮型散货船结构进行了分析计算，结果令人满意，证实本文介绍的方法解决船体结构在疲劳载荷作用下疲劳寿命估算的实用方法。     

A computational approach for fatigue crack propagation in ship structures under random sequence of clustered loading

The authors have developed a simulation program, CP-System, for multiple cracks propagating in a three-dimensional stiffened panel structure, where through-the-thickness crack propagation is formulated as a two-dimensional in-plane problem, and the crack propagation behavior is simulated by step-by-step finite element analyses. In order to evaluate the fatigue lives of marine structures accurately, it is necessary to take into account the load histories induced by sea waves, which may be composed of a random sequence of certain clustered loads with variable stress range. In the proposed crack growth model, the crack opening and closure behavior is simulated by using the modified strip yielding model, and the effective tensile plastic stress intensity range, ΔK _RP, is calculated by considering the contact of plastic wake along the crack surfaces. The adequacy of the proposed crack growth model is examined by comparison with fatigue tests under non-constant-amplitude loading. The usefulness of the developed method is demonstrated for a ship structural detail under certain simulated load sequences. It is shown that the fatigue crack growth of a ship structure is significantly retarded due to the load interaction effects, so that the conventional method for fatigue life assessment may predict a relatively conservative fatigue life of a structure.     

Simulation-based fatigue crack management of ship structural details applied to longitudinal and transverse connections

It is of continuing importance for ship structural design to establish a system to compute the growth behavior of fatigue cracks propagating in structural details. In the present paper, a simulation program is developed for multiple fatigue cracks propagating in a three-dimensional stiffened panel structure, where it can predict fatigue crack lives and paths by taking into account the interaction of multiple cracks, load shedding during crack propagation and welding residual stress. Various fatigue crack propagations in longitudinal stiffeners of ship structures are investigated by both the present simulation method and experiments. From these results, it is found that the crack propagation may considerably change, depending on the loading conditions, structural details and residual stress distributions. This means that one could possibly manage to avoid fatal damage of the skin-plate by properly designing the structural details. Furthermore, these results may imply a possibility to realize a rational fatigue crack management if one can estimate the fatigue crack-propagation behavior during the ship lifecycle. The present simulation program may offer a useful numerical tool for this purpose.     

基于雨流计数法及Corten-Dolan准则的轴承疲劳寿命预测

船舶轴承是船舶推进系统中的重要支撑部件,其稳定可靠的工作状态是推进轴系健康服役的重要保障。由于轴承的破坏形式主要为材料疲劳磨损引发的故障失效,故开展船舶轴承的疲劳磨损状态研究就显得尤为重要。本文针对轴承结构疲劳损伤问题,通过MATLAB软件实现雨流计数法原理的计算机语言编写,研究了四点雨流计数法对船舶轴承危险节点的动态应力分析应用,并提取出对应的循环应力载荷谱。考虑平均应力的影响,运用Gerber曲线对统计得到的循环载荷进行等寿命转化。最终利用轴承材料S-N曲线,结合Corten Dolan准则进行疲劳寿命预测计算,得出船舶轴承在相应外部循环载荷作用下的最终寿命。为轴承的设计和优化提供了理论参考依据,对船舶轴系运行管理具有重要的现实意义。     

船舶结构疲劳寿命两种分布格式的比较

给出了船舶结构疲劳寿命两种分布格式在疲劳可靠性分析中的统一表达式。采用该统一表达式，分别对英国能源部（UKDEn）、法国船级社（BV）及文献［4]中描述焊接节点的S－N曲线数据进行了计算，并分析比较了船舶结构疲劳寿命两种分布格式的异同和对疲劳可靠性分析的影响。     

热喷铝对船体钢焊接接头疲劳性能影响试验研究

通过对390MPa级船体钢焊接接头热喷铝与不喷铝疲劳对比试验，结果表明：在相同疲劳交变应力条件下，热喷铝焊接接头疲劳寿命大于不喷铝焊接接头的疲劳寿命。