基于JTP规范中热点应力的油船船体疲劳强度分析

基于JTP规范的热点应力法对一艘76000吨成品油船的内底与底边舱斜板的焊接折角处进行疲劳强度分析。通过建立详细的疲劳热点位置的结构有限元模型,进行热点应力分析,并根据S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理,进行了疲劳寿命计算。其分析方法对运用热点应力法进行船体结构的疲劳强度分析具有一定的参考价值。     

FPSO典型节点疲劳寿命分析

FPSO在服役期间长期承受由波浪等引起的不断变化的交变载荷,为保证其安全工作,有必要对FPSO进行疲劳寿命分析。首先选取FPSO的舭部与船底连接处(典型节点一)以及肋板与纵舱壁连接的肘板趾端(典型节点二)作为疲劳校核的典型节点部位;然后通过建立典型节点一和典型节点二精细网格有限元模型进行局部应力分析,由线性插值法得到典型节点处的热点应力;最后基于双壳油船共同结构规范(JTP)中的S-N曲线疲劳分析方法,对两处典型节点进行疲劳寿命分析,得到疲劳寿命满足船东50年寿命要求的结论。     

基于CSR中热点应力的散货船疲劳强度分析

基于散货船共同结构规范（CSRBC）的热点应力法，对一艘30000t级散货船内底板与底凳的斜板相交处进行了疲劳强度分析。通过对疲劳热点位置建立精细网格模型，采用中国船级社开发的软件CCS-Tools及英国劳氏船级社开发的SHIPRIGHT进行了热点应力分析及疲劳寿命计算。另外，还介绍了采用电子表格计算疲劳寿命的方法。     

FPSO软管绞车支撑下加强结构疲劳强度分析

基于美国船级社规范的要求,本文介绍了FPSO软管绞车支撑结构疲劳强度计算方法。以某FPSO为例,考虑其自身受到的惯性加速度,采用热点应力分析法,通过细化热点区域网格计算热点应力,再根据S-N曲线对不同热点进行疲劳寿命评估,并根据疲劳计算结果对应力集中区域的结构设计提出一些建议。     

轴力作用下X型焊接管节点热点应力的分布规律

海洋平台中的焊接管节点的疲劳寿命是由热点应力的大小和分布决定。热点应力的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的循环荷载的次数,而热点应力的位置则决定了疲劳裂纹的萌生位置和扩展方式。文中采用有限元方法分析了承受轴向拉力作用的X型焊接管节点在焊缝周围的热点应力的分布情况,通过对112个X节点进行的模型分析,研究了节点几何参数对热点应力大小和分布规律的影响。     

基于JTP规范的巴拿马型油船舱段强度计算

大型油船的结构设计,需要将规范设计与直接计算结合起来,对主船体结构作强度校核以确定构件尺寸,对高应力区域做出必要的加强和改进措施,这就需要对船体中部结构进行三维有限元强度分析。以76000t巴拿马型油船为研究对象,依据《双壳油船结构共同规范》(JTP),采用MSC.Patran有限元软件建立该船中部三个舱段的有限元模型,计算JTP规范规定的船体舱段载荷,并选取JTP规范规定的一种计算工况B5进行结构强度评估。计算结果表明,在此工况下,船体强度满足JTP规范的要求,但一些局部结构还需要加强。     

轴力作用下X型焊接管节点热点应力的分布规律

海洋平台中的焊接管节点的疲劳寿命是由热点应力的大小和分布决定.热点应力的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的循环荷载的次数,而热点应力的位置则决定了疲劳裂纹的萌生位置和扩展方式.文中采用有限元方法分析了承受轴向拉力作用的X型焊接管节点在焊缝周围的热点应力的分布情况,通过对112个X节点进行的模型分析,研究了节点几何参数对热点应力大小和分布规律的影响.     

双轴加载下船底纵骨疲劳寿命试验与数值模拟研究

以实尺度制作了疲劳试验的试件,对45000DWT江海直达散货船船底纵骨与水密及非水密实肋板连接处进行了双轴恒幅循环载荷下的疲劳试验,记录了热点处的疲劳裂纹扩展长度和对应循环次数,获得船底纵骨疲劳特性;根据不同节点处裂纹萌生和扩展情况,得出非水密节点处是疲劳危险处;用动态应变仪记录热点处的应变,根据新版《船体结构疲劳强度指南》中的热点应力法计算热点应力,用试验数据拟合了一条S-N曲线,与指南提供的D曲线进行了对比分析,验证了D曲线的合理性。同时用MSC.Patran软件建立有限元模型,选取2007版《船体结构疲劳强度指南》中名义应力法对应结构形式的F曲线,用MSC.fatigue模块计算了相应节点的总疲劳寿命,将有限元结果和试验结果进行对比,验证了热点应力法的准确性。     

船舶热点疲劳强度研究

以一艘71 000 t的散货船为研究对象,基于IACS的《散货船共同规范》和CCS的《船体结构疲劳强度指南》,采用热点应力法来进行疲劳强度的评估。对热点疲劳计算的结果进行分析和比较,指出用热点应力法进行疲劳强度评估时的影响因素。     

大型客滚船结构细部疲劳强度分析

客滚船是当今世界造船行业中的高技术船型,它将滚装船和客船的功能结合为一体,兼具客船和货船的特点。选择某大型客滚船为分析对象,对其进行疲劳强度分析。该船按英国劳氏船级社客船规范设计,没有明确的客滚船疲劳校核规范可遵循。为此根据船舶疲劳损伤原理,在分析几个船级社的疲劳规范的基础上,探索了一种基于英国劳氏船级社ShipRight FDA水平3的疲劳外载荷的简化疲劳校核方法。在全船有限元分析的基础上,对关键高应力区进行局部细化分析获得热点应力,并按照建议的疲劳损伤计算公式和程序对疲劳热点进行疲劳强度分析和评估,还指出了提高疲劳分析可靠性应注意的几个方面。     

基于热点应力的FPSO焊接结构疲劳问题研究

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度问题受到了人们的极大关注.热点应力法应用的关键在于给出合适的热点应力值.本文通过有限元数值计算的对比分析,指出热点应力可以通过距离热点0.5t和1.5t的参考点应力值进行线性外推而得到.文中选取FPSO某一局部结构,采用有限元数值计算,利用热点应力方法推导结构的疲劳寿命,并和全尺度疲劳试验结果进行对比,两者符合得较好.     

等效热点应力法结合临界面法评估焊接接头多轴疲劳强度研究

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向应力峰值零点位置定义等效热点应力,结合基于临界面法的MWCM法建立评估复杂焊接接头多轴疲劳强度的方法。采用数值计算分析零点位置的变化规律,建立零点位置拟合方程。利用公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果对等效热点应力法进行精度验证。结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,能在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,可以评估多轴疲劳强度。     

海洋结构物疲劳裂纹扩展寿命的一种工程预报方法

海洋结构物疲劳寿命的准确预报对海洋结构安全具有重要意义。基于裂纹扩展的寿命预报相比于常规的基于累积损伤理论的寿命预报方法,能够考虑载荷次序、初始缺陷等重要因素的影响,各大船级社极力推进裂纹扩展理论在海洋工程中的应用。文章从裂纹扩展法则、应力强度因子求解、疲劳载荷谱模拟上对裂纹扩展理论的工程应用进行研究,试图找出准确、合理且相对简单的方法。结合裂纹扩展的单一曲线模型、基于有限元子模型技术的应力强度因子求法以及基于谱分析的疲劳载荷谱产生方法,对某半潜式钻井平台典型焊接节点进行基于裂纹扩展疲劳寿命预报,并讨论了初始裂纹尺寸对疲劳寿命的影响。结果表明,该半潜平台焊接结构符合设计寿命的要求,初始裂纹尺寸对疲劳寿命影响很大,可为海洋结构物基于裂纹扩展的疲劳寿命预报提供参考。     

原油转驳船结构疲劳强度分析研究

基于谱分析方法对于CTV模型的易疲劳区域进行筛选,对于筛选出的舷侧纵骨切口疲劳热点区域,考虑水线附近的水压力动态折减因素进行单独校核。参考校核结果,优化纵骨切口角隅疲劳热点区域的补板结构形式,使应力平稳过渡,使疲劳寿命满足设计需求。     

船舶折角型节点的疲劳裂纹扩展计算

文章以船舶折角型节点为研究对象,运用有限元软件WALCS和PATRAN分别预报某船的水动力响应和结构热点应力响应.为避免计算表面裂纹应力强度因子时需要在PATRAN有限元模型中疲劳热点区域采用体单元建模,文中提出了一种计算波浪载荷下船海结构物三维表面裂纹应力强度因子而无需在PATRAN中建立体模型的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证其精度.将此方法应用于该船船舯底边舱折角处表面裂纹应力强度因子计算,计算并总结出波浪载荷下该类节点处表面裂纹应力强度因子的无量纲计算经验公式.应用一种基于谱分析构建结构疲劳载荷谱的方法,结合单一曲线模型对该节点进行裂纹扩展计算.计算结果表明:该船船舯底边舱折角疲劳寿命不满足设计要求,建议对节点进行改进.     

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容.本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化.比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响.同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤.发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小.同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大.热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力.     

On stress concentration factors for tubular Y- and T-Joints in frame structures

This paper is written as a result of some years experience with fatigue analysis of offshore jacket structures where the connections are made as tubular joints. The hot spot stresses at the tubular joints in such analysis are normally derived based on parametric equations for stress concentration factors. These stress concentration factors are normally related to the axial force in the brace. It is observed that the hot spot stresses at the crown positions of the tubular joint in some cases are significantly affected by the local loading on the chord and the bending moment in the chord. In order to use the existing formulae in these cases some engineering effort is required to derive correct hot spot stress. This work can be avoided by using the nominal stress in the chord as the basis for calculating the hot spot stress at the crown position instead of using the axial force in the brace as basis for the analysis. This also extends the validity of the equations for stress concentration factors for T- and Y- joints in design standards. The proposed modification makes it also simpler to include the effect of joint flexibility in a proper way. The basis for a proposed revision of the equations for stress concentration factors for these joints is presented in this paper. It is considered that this modification leads to minor changes of the computer code, but that it will save analysis work for engineers and reduce the possibility of calculating incorrect fatigue lives in tubular frame structures.