船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性

在疲劳和腐蚀作用下，船体梁舯剖面模数折减，导致极限承载能力下降，在此基础上进行可靠性分析。文中腐蚀率是一个有常数平均值的随机变量，疲劳裂纹根据Paris公式计算，当静水弯矩和波浪弯矩的组合值超过船体梁极限承载能力时，发生船体梁失效。以一艘散货船为例，计算其可靠性随时间的变化。计算结果可为船东和船级社评估船舶营运期间疲劳和腐蚀对船舶可靠性的影响提供参考。     

船体梁静水载荷效应统计预报

船体梁静水剪力、弯矩等是由装载状态决定的载荷效应。营运船舶装载记录表明，实际装载状态具有不确定性，由此导致载荷效应发生变异，其统计特性可利用回归公式或随机模拟原理进行估算或预报。通过对油船、散货船、滚装船及集装箱船约2000种随机工况所作的统计分析，表明其静水弯矩等随装载偏差的变化近似于正态分布律，并具有比船体中剖面模数或钢材屈服极限更为显著的变异性。在船舶结构可靠性分析或理性设计中，合理估算并预报这种及异性是必要的。     

集装箱船的总纵强度与允许承受的最大静水弯矩

此文推导了用中国船级社1996年8月1日生效的《钢质海船入级与建造规范》建造的集装箱船舶允许承受最大静水弯矩的表达式，并强调船员用静水弯矩校核集装箱船舶总纵强度时，只能用“船舶纵强度计算书”的有关资料确定船舶允许承受的最大静水弯矩值。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

大型集装箱船舶许用静水弯矩的合理应用

船体结构必须具有在各种外力的作用下不发生极度变形和破坏的能力.大型集装箱船舶设计除了要考虑船体结构在大扭转变形条件下的极限强度和腐蚀变量,还要充分考虑大货舱开口对船体结构的影响.本文基于大型集装箱船舶许用静水弯矩的设计初衷,探讨不同许用值的合理应用,以促使船岸相关单位和人员统一认识,进一步提高大型集装箱船舶运营效益和码头资源利用率.     

108m甲板货船总纵强度直接计算分析

以108 m甲板货船为研究对象,使用Maxsurf软件进行静水弯矩、静水剪力计算,采用挪威船级社SESAM软件,基于三维线性切片理论对船体的波浪弯矩与波浪切力进行预报,参照《国内航行海船建造规范》(2012)对该甲板货船进行总纵强度校核。计算结果表明,该甲板货船总纵弯曲强度、剪切强度与屈曲强度均满足规范要求,校核过程对同类型船舶的总纵强度校核具有一定的参考意义。     

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。     

考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力时变可靠性分析

对考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力可靠性进行了研究。船体梁的“失效”,定义为静经矩和波导弯矩的组合值超过体梁的极限承载能力。船体梁极限承载能力的计算基于简化的梁渐进崩溃分析方法,其中板的有效宽度选用Ｇｕｅｄｅｓ Ｓｏａｒｅｓ公司＾「１」,梁柱承载能力计算采用Ｈｕｇｈｅｓ公式＾「２」。应用Ｆｅｒｒｙ－Ｂｏｒｇｅｓ方法对静水弯矩和波导弯矩进行组合。由于失效函数为隐式,采用响应面法计算船体梁失效概率。对     

液货船实际营运工况的破舱稳性研究

文章介绍了当前液货船的破舱稳性计算要求,分析了在校核实际营运工况破舱稳性时,由于实际工况与装载手册提供的典型工况不一致使得较难按完工装载手册中所包含的典型装载工况来判断实际营运中的工况的破舱稳性是否满足要求,提出使用船用配载软件直接计算破舱稳性或采用一组满足破舱稳性要求的极限重心高度曲线校核破舱稳性解决途径。     

重视大型集装箱船舶的船体强度

近年来，集装箱船舶向大型化发展的趋势明显。集装箱船舶周转快，船舶维护难以到位，加上许多船舶的服役年龄提高，使船体强度成为一个不容忽视的问题。船舶总纵强度如不满足要求，就会在实际工作中给船舶造成不良后果，轻者缩短船舶使用寿命，重者会使船体发生严重变形，甚至引发船体断裂沉没。为保证船舶营运安全，必须重视船体强度的校核。     

船体梁极限强度非线性有限元计算方法研究

文章针对Dow 1/3比例护卫舰模型,进行多种方案的船体梁极限强度非线性有限元计算,通过与Smith方法和模型试验结果的对比分析,研究船体梁极限强度非线性有限元建模技术,给出一种较为准确高效的船体梁极限强度非线性有限元计算方法。对于完善《船体梁极限强度的非线性有限元方法计算指南》具有一定的参考价值。     

破损船体梁残存强度的有限元计算模型研究

采用Abaqus软件建立多个非线性有限元计算模型,对完整和破损后的船体梁进行非线性有限元计算。通过与Smith方法的结果对比分析,确定船体梁残存强度非线性有限元计算模型和边界条件,并研究破口周围边界对残存强度的影响。     

A proposal of reliability-based design formats for ultimate hull girder strength checks for bulk carriers under combined global and local loadings

The purpose of this paper is to provide a basis for the development of reliability-based design formats for ultimate hull girder strength checks for bulk carriers in hogging conditions under combined global and local loading and to estimate implied safety levels in current rule practices for hull girders. The effect of alternative definitions of characteristic still-water loads on the safety format and, hence, the safety factors is assessed. The effect of systematic (bias) model uncertainties associated with loads and strength on the reliability measures is investigated.     

船体梁极限强度的近似计算

船体梁的总纵强度是反映船舶结构安全可靠的最基本的强度指标。船体结构极限强度评估对于船舶结构初步设计、使用、维护和维修都非常重要，因此船体梁极限强度研究成为近几十年来船舶工程界的热点研究课题之一。到目前为止有两种典型的加筋板和船体梁的极限强度分析方法，它们是直接计算法和逐步破坏分析法。本文基于加筋板单元的平均应力应变曲线和逐步破坏分拆方法，提出了加筋板和船体梁极限强度的简化分析方法，考虑了初始挠度和残余应力对加筋板单元极限强度的影响。数值结果表明，采用本文简化方法得到的结果与有限元计算结果或其它逐步破坏分析结果比较符合。     

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.     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

Compartment level progressive collapse analysis of lightweight ship structures

The continued development of large high speed ships, often constructed from aluminium alloy, has raised important issues regarding the response of lightweight hull girders under primary hull girder bending. In particular, the response of lightly framed panels in compression may be influenced by overall panel buckling over several frame spaces. Therefore, to provide improved ultimate strength prediction for lightweight vessels, an extended progressive collapse methodology is proposed. The method has capabilities to predict the strength of a lightweight aluminium midship section including compartment level buckling modes. Nonlinear finite element analysis is used to validate the extended progressive collapse methodology.     

Progressive collapse analysis of ship hull girders subjected to extreme cyclic bending

This paper introduces a novel analytical method to predict the buckling collapse behaviour of a ship hull girder subjected to several cycles of extreme load. This follows the general principles of the established simplified progressive collapse method with an extended capability to re-formulate the load-shortening curve of structural components to account for cyclic degradation. The method provides a framework for assessing residual hull girder strength following a complex series of unusually extreme load events where the wave induced bending moment rises close to, or even surpasses, the monotonic ultimate strength. These load events may be sequential, such as might be caused by a series of storm waves, or they may occur as a collection of discrete events occurring over a longer period. The extreme cyclic bending amplifies the distortion and residual stress initially induced by fabrication in the flanges of the girder, which results in a deterioration of the residual ultimate strength. Validation is firstly completed through a comparison with previously published experimental work and secondly via comparison with numerical simulation on four ship-type box girders using the nonlinear finite element method.     

船体结构极限强度模型试验技术研究

船舶结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注;而模型试验技术对船体梁极限承载能力研究拥有重要的意义.本文首先对船体极限强度相似模型设计进行研究,提出了稳定性相似模型补偿的设计方法;接着结合多例经典船体梁缩比模型试验与非线性有限元数值仿真计算结果相结合的对船体梁极限承载能力进行预报的案例,分别从相似准则、弯扭组合极限强度、弯剪极限强度等几个不同的侧重点分别对各个案例进行了详细的总结分析;最后列举了本研究组曾开展的其他若干经典极限强度模型试验.为今后船体梁极限承载能力模型试验研究提供了参考.