联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究（英文）

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大。对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺。本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度。提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式。研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度。     

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。     

LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究

液化天然气(LNG)船的船体极限强度是衡量其安全性及环境适应性的重要指标。LNG船在受到撞击损伤后的安全性,不仅取决于船体结构的剩余极限强度,还取决于其围护系统中的绝缘箱能否在船体损伤状态下承受结构变形所引起的应力载荷。利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现在船体达到极限强度状态之前,液舱围护系统不会失效。     

船体结构剩余强度评估方法研究

在设计阶段对船体可能发生的破损情况和剩余强度进行分析。根据分析结果优化结构设计,可以有效地提高船舶破损后的生存概率。以某双壳油船为例,采用SMITH法和非线性有限元法,计算破损后船体的剩余承载能力,比较2种计算方法的计算原理和结果。采用规范计算和直接预报的方式对船体破损后的波浪载荷进行预报。采用确定性方法和可靠性方法对破损船船体结构剩余强度进行评估,给出了实际应用中的使用建议。     

破损船体剩余极限强度的影响参数与敏感度分析

在对破损船体剩余极限强度的影响参数进行分析的基础上,提出了一个对破损船体剩余极限强度影响大小的衡量指标-敏感度.根据这一衡量指标,逐一分析不同破损状态对破损船体剩余极限强度的影响程度.针对不同的船型,对破损船体剩余极限强度的影响参数进行了分析及计算,并给出了一条实船的计算结果,最后得出了一些有应用价值和指导意义的结论.     

大型液化天然气船船体极限强度研究

船体极限强度是大型液化天然气(LNG)船海洋环境适应能力的显示指标,而薄膜型LNG船的船体结构具有大舱容和较强的箱形凸起甲板等特点。为了精确评估大型LNG船的船体极限承载能力,文中采用具有代表性的解析方法、简化方法、理想结构单元法和非线性有限元法进行比较研究。首先介绍了上述方法的基本原理和计算步骤。然后以大型LNG船的船中肋骨间结构为研究对象建立了精细的计算模型,并对计算结果进行了比较分析。最后,按法国船级社规范要求对大型LNG船极限强度进行了校核。研究结果表明,文中给出的计算方法适合于大型LNG船的船体极限强度评估,而凸起的箱形甲板显著提高了大型LNG船中垂和中拱极限弯矩比值。     

大型液化天然气船船体极限强度研究

船体极限强度是大型液化天然气(LNG)船海洋环境适应能力的显示指标,而薄膜型LNG船的船体结构具有大舱容和较强的箱形凸起甲板等特点.为了精确评估大型LNG船的船体极限承载能力,文中采用具有代表性的解析方法、简化方法、理想结构单元法和非线性有限元法进行比较研究.首先介绍了上述方法的基本原理和计算步骤.然后以大型LNG船的船中肋骨间结构为研究对象建立了精细的计算模型,并对计算结果进行了比较分析.最后,按法国船级社规范要求对大型LNG船极限强度进行了校核.研究结果表明,文中给出的计算方法适合于大型LNG船的船体极限强度评估,而凸起的箱形甲板显著提高了大型LNG船中垂和中拱极限弯矩比值.     

挖泥船破损强度分析研究

对单长泥舱布置的挖泥船进行舱段破损强度分析。应用传统理论方法对船舶破损后的载荷进行计算,根据CCS的《钢质海船入级与建造规范》(2004)计算船舶两种工况的弯矩剪力,通过建立船舶舱段非线性有限元模型,计算舱段的极限强度。对以上三种计算结果进行比较分析,得出相关结论。     

32000DWT自卸甲板货船结构设计

32000 DWT自卸甲板货船是根据船东要求进行设计的一艘具有无限航区自航能力的船。根据该船的装载特点,对于装货甲板横向强度提出了较高的要求。结合该船的设计,阐述了船体结构设计特点。通过合理的结构布置、规范评估及舱段有限元强度计算(包括屈服评估和屈曲评估),对船体结构进行了综合优化,使结构设计更为合理。     

破损船体剩余强度衡准研究

本文研究了船体破损非对称淹水和刚度损失引起的船体外载荷变化,并利用破损船体非对称弯曲极限强度计算方法详细分析碰撞、搁浅和爆炸破损对船体极限强度的影响.然后基于破损船体极值载荷和极限强度,给出破损船体剩余强度衡准,并对破损船体临界海况进行预报.     

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。     

破损船体非对称弯曲极限强度分析及可靠性评估

在船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜。本文首先对破损船体非对称弯曲进行了弹性和塑性分析,在此基础上假设了破损船体发生整体破坏时的剖面应力分布,给出了破损船体非对称弯曲极限强度分析方法,并采用了比较精细的方法计算加筋板格的屈曲极限强度。以箱型梁模型和超大型油船为例,将本文的计算结果与试验、ＩＳＵＭ法及解析公式的结果进行了比较。基于破损船体极限强度,结合重要性样本法,对６５,００     

破损船体极限强度非线性有限元分析

本文基于通用有限元系统,结合船体破损机理和初始缺陷处理方法,建立船体极限强度非线性有限元分析的完整框架.利用对水面舰船和双壳油船极限强度模型试验的比较验证,合理解决非线性有限元分析的关键技术,并对完整和破损船体极限强度进行非线性有限元法分析.然后,在模型试验和非线性有限元分析的基础上提出面向设计的适合破损船体和双向弯曲状态的船体极限强度分析的改进解析方法.     

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。     

极限强度校核中的几个问题

极限强度检查是船级社规范中的重要部分。就当前船舶结构设计中一些有争议的问题,诸如极限弯矩定义、极限强度条件以及砰击振动弯矩计算等问题进行了讨论。     

Reliability analysis of a bulk carrier in ultimate limit state under combined global and local loads in the hogging and alternate hold loading condition

The alternate hold still-water loading in hogging combined with wave loading is critical for the safe design of bulk carriers. The ultimate longitudinal strength of the hull girder of bulk carriers in this condition has been found to be considerably reduced by the action of local lateral pressure loads. In the present paper, an interaction equation based on the ultimate hull girder strength assessment obtained by nonlinear finite element analyses is adopted to consider the relationship between ultimate longitudinal bending capacity and average external sea pressure over the bottom. This interaction equation is used as the basis for the failure function. The annual probability of failure is obtained by FORM analysis considering two typical load cases, namely, pure longitudinal hogging bending moment and combined global hogging bending moment and local lateral pressure loads. The effect of heavy weather avoidance on the failure probability is evaluated. The results show that the local lateral pressure has a significant influence on the annual probability of failure of bulk carriers in the hogging and alternate hold loading condition.     

“木兰”船体分段拖航过程中折断事故分析

以"木兰"船体分段拖航折断事故为工程案例,分别采用许用应力设计法、极限状态设计法两种分析方法对该船体梁强度进行校核,分析舱室进水对设计载荷的影响。结果表明:基于有限元的极限状态分析方法能够准确地得到结构极限承载能力,其损伤模式及过程与事故吻合较好,是可靠的事故分析方法。该船体分段在6级风浪载荷下的极限强度满足规范要求,但舱室进水严重恶化了中垂情况下船体梁的受力状态,最终导致了船体中垂折断事故的发生。     

Design safety margin of a 10,000 TEU container ship through ultimate hull girder load combination analysis

Assessment of the ultimate longitudinal strength of hull girders under combined waveloads can be of particular importance especially for ships with large deck openings and low torsional rigidity. In such cases the horizontal and torsional moments may approach or exceed the vertical bending moment when a vessel progresses in oblique seas. This paper presents a direct calculation methodology for the evaluation of the ultimate strength of a 10,000 TEU container ship by considering the combined effects of structural non-linearities and steady state wave induced dynamic loads on a mid ship section cargo hold. The strength is evaluated deterministically using non-linear nite element analysis. The design extreme values of principal global wave-induced load components and their combinations in irregular seaways are predicted using a cross-spectral method together with short-term and long-term statistical formulations. Consequently, the margin of safety between the ultimate capacity and the maximum expected moment is established.