双燃料集装箱船B型LNG燃料舱疲劳强度研究

基于DNV-GL规范要求,对某大型双燃料集装箱船B型LNG燃料舱结构进行疲劳强度研究。根据规范给出燃料舱及其支撑结构的疲劳分析流程以及疲劳热点筛选方法,分析不同关键节点的疲劳强度,并提供改善疲劳问题的优化设计方案。为配置B型LNG燃料舱的相关船型的设计开发提供参考。     

114000t原油船折角点疲劳强度直接计算分析

以114000 t原油船为研究对象,对其底边舱下折角点的疲劳强度进行了有限元强度分析.首先,对比了双壳油船规范(CSR-OT)和散货船油船结构共同规范(HCSR)这2种不同规范体系下该点疲劳强度的差异,分析了影响内底板疲劳强度的主要因素;然后,就HCSR对油船新增的疲劳热点进行了分析,探讨了满足新规范下提高疲劳年限的具体方法.结果表明:HCSR要求更严格,疲劳年限更难满足,但对焊接型热点,可以从增加焊脚长度、板厚方面入手进行加强.     

阿芙拉型油船底边舱折角结构形式对比

针对阿芙拉型油船底边舱的压弯型上下折角,疲劳强度不满足规范要求的问题,结合其结构形式特点,考虑采用增加板厚、变换圆弧半径和增设肘板3种加强方案,对比分析表明,增加纵向结构板厚是改善各热点疲劳年限最直接的方法,圆弧半径增大对整体疲劳强度不利,增设肘板对压弯型上折角的疲劳强度比较有效.     

火炬臂基座连接肘板的谱疲劳分析

以斜伸火炬臂与船首结构连接肘板为研究对象,利用三维绕射理论计算的不同浪向下火炬臂重心处横荡、纵荡、升沉方向的加速度响应幅值算子,结合连接结构有限元模型在横荡、纵荡、升沉各方向单位加速度下的热点应力响应,建立了选取校核点在不同浪向下热点应力范围传递函数。考虑海上装置实际运行海域的波浪散点图,运用基于热点应力的谱分析方法计算得到了校核点在服役期间的累积疲劳损伤。计算结果表明,选取校核处的累积疲劳损伤值小于1,疲劳寿命满足设计寿命要求。假定结构响应为线性,通过分别考虑运动响应实部和虚部激励下的结构静态响应,由此组建热点应力范围传递函数,该方法对其他类似受船舶运动诱导惯性力作用结构的设计和疲劳分析具有参考意义。     

基于谱分析方法的月池角隅结构疲劳强度分析

随着海洋油气资源开发的深水化和海洋工程船舶的大型化,船体结构的疲劳强度问题日益突出,尤其是月池角隅区域结构的疲劳问题,一直是业内关注的热点。论述了谱分析方法的基础理论,并以基于谱分析方法的疲劳强度评估流程为主线,对疲劳强度计算的完整过程作了较为详细的说明。以某深水多功能水下工程船为例,基于谱分析方法对目标船月池角隅区域船体结构进行了细化节点的疲劳强度分析,计算获得其疲劳累计损伤度和疲劳寿命值,并对于疲劳危险节点进行了结构优化。该研究为类似月池角隅区域船体结构的设计提供了可行的方法。     

三体船型疲劳强度评估和分析

参照相关规范,对三体船结构的典型节点进行疲劳强度分析。通过波浪载荷计算和试验结果分析了三体船的载荷特征。通过粗网格下的全船有限元应力计算确定了疲劳热点部位。对这些部位采用精细网格进行了基于谱分析的热点应力计算,从而给出了热点部位的累积损伤。最后总结了三体船的疲劳特性。     

圆筒型FPSO上部模块支撑结构疲劳分析

与船型FPSO相比,圆筒型FPSO没有明显的总纵弯曲,上部模块与船体结构之间通常采用刚性支墩来连接,水平运动所产生的弯矩和装/卸载引起的船体垂向变形对模块支撑结构的影响较为显著。因此,以“希望6号”圆筒型FPSO上部模块支撑结构为研究对象,基于DNVGL船级社规范,介绍一种简化疲劳分析方法。以FPSO运动加速度和船体变形载荷作为载荷输入条件,利用SESAM/GeniE软件进行有限元分析,得到结构在所有组合工况下应力的扫描计算结果。根据作业海域各个方向波浪发生的概率,运用简化疲劳分析方法计算得到所关注节点的疲劳损伤和各个工况对结构节点疲劳损伤度的贡献。结果表明,所关注节点的疲劳强度均满足设计疲劳强度要求;同一节点的疲劳损伤对不同浪向的敏感度不一样。该简化疲劳分析方法同样适用于承受周期性载荷的FPSO上部模块主结构和其他型式海洋结构物的疲劳分析。     

2x130m独塔斜拉桥计算与分析

本文以实际工程为背景,利用Midas软件建立有限元模型对某独塔斜拉桥成桥状态和运营状态进行了静力分析、疲劳计算和稳定分析。研究结果验证该设计方案的合理性及安全性:该独塔斜拉桥在成桥阶段、运营阶段静力验算满足规范要求,疲劳计算满足规范要求、结构刚度满足规范要求、结构整体稳定性满足规范要求。该桥的结构设计和计算分析可供今后同类桥梁的项目参考。     

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船的结构设计为例，开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态，基于美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）全船强度直接计算指南，采用ABS-DLA/SFA系列软件，用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果，针对每种装载状态计算15个设计波参数组，求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布，继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析，并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求，基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数，通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命，完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。     

PLUS船级符号的穿梭油轮疲劳强度分析

针对PLUS船级符号在穿梭油船上的应用问题,采用热点应力法对某穿梭油船进行疲劳强度规范校核。通过建立目标范围内的纵骨-强框连接结构的半名义应力模型,选取应力集中系数计算其疲劳热点应力,结合相应的S-N曲线分别评估其高周和低周疲劳损伤,校核其联合疲劳损伤。结果发现,高低周疲劳对目标结构的疲劳损伤都有贡献,满足HCSR疲劳要求的结构仍有节点不满足PLUS要求。PLUS计算必须考虑高低周疲劳损伤,满足该符号的要求能有效提高穿梭油船结构的疲劳强度。     

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。     

海洋平台火炬塔筒体结构应力分析

针对海洋平台火炬塔筒体结构强度设计问题,采用Ansys软件的静力学模块对单个火炬塔筒体和3个火炬塔筒体进行静力分析,得到不同工况条件下的结构应力值和变形位移值。结果表明,单个火炬塔筒体可承受的最大压力载荷大于3个火炬塔筒体可承受的最大压力载荷。火炬塔筒体的分析方法和结果对后续石油化工废气处理装置的设计和安装具有一定的指导意义。     

基于设计波法的超大型集装箱船疲劳强度评估

基于BV规范中的疲劳强度计算评估方法,论述了设计波法的基本原理,给出了确定设计波载荷的基本流程和疲劳累计损伤组合计算的方法,并据此对某超大型集装箱船的重点位置结构进行疲劳强度的计算分析与评估。     

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.     

大开口深拖母船全船强度有限元分析

某深拖母船为实现作业功能，在船舯位置设有上下贯通的大开口结构，该结构特性会严重削弱目标船的总纵强度和弯扭强度，因此在针对该开口区域进行详细设计后，还有必要采用全船结构有限元分析方法来评估结构强度和变形水平。通过设计波法得到波浪载荷，计算全船在各种工况下结构的应力、变形结果，总结出该船型的受力特点，并结合全船结构强度直接计算结果，选取的典型节点进行疲劳强度评估，得到各个典型节点的疲劳寿命。计算结果对目标船的结构优化具有参考意义。     

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。     

超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合,文中方法可用于柔性连接器结构疲劳强度设计     

基于热点应力法的船舶结构疲劳分析系统开发

船体结构的热点应力疲劳分析过程比较复杂,按照CCS《船体结构疲劳强度评估指南》实施起来比较困难。因此采用MSC.Patran二次开发语言PCL进行编程,开发船体结构热点应力疲劳分析系统,实现了扣除腐蚀余量、荷载计算、施加疲劳荷载、提取结果及分析的自动化,大大提高了船体结构热点应力疲劳分析的效率。     

B型独立液货舱LNG船支撑座疲劳强度分析

以沪东中华自主研发设计的大型B型独立液货舱LNG船为研究对象，根据其船型特点进行有限元疲劳分析，提出用应力集中系数的方法，计算液货舱支撑座的疲劳热点应力幅值，完成该船液货舱支撑座结构的疲劳强度分析。基于DNVGL船级社规范指南，采用PATRAN软件进行直接计算，得到疲劳热点在各单位载荷作用下的应力集中系数，结合粗网格读取的载荷值，根据规范假定的载荷谱以及S-N曲线，得到疲劳热点处的累计损伤值，并研究了层压木刚度对支撑座载荷的影响。本论文采用的应力集中系数方法可为其他复杂载荷作用下的结构应力分析提供参考。     

船舶舷侧细节结构的热点应力计算中的不确定性因素研究

疲劳是船舶结构一种重要的失效模式。在过去的十多年间，涌现出了一些不同的疲劳强度的评估方法，其中S－N曲线法在船级社中得到了广泛的应用。但是，仅就S－N曲线法中的热点应力法而言，不同的组织和个人所预报的疲劳寿命通常也存在很大差异，而计算所得的热点应力集中系数的不同是产生这些差异的一个重要影响因素。本文运用有限元比较研究的方法，对某船舶舷侧细节结构的热点应力计算中可能存在的不确定因素进行了综合分析。通过采用不同的单元类型，不同的建模方法以及不同的有限元软件ABAQUS和ANSYS，得出了相关结论，为正确计算此类船舶结构细节的热点应力提供了指导。