基于断裂力学的散货船外底纵骨疲劳寿命评估

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展理论,按《散货船共同结构规范》确定疲劳载荷及计算工况,通过有限元应力分析对某散货船外底纵骨与横舱壁或横框架连接节点处进行疲劳寿命分析,并探讨了裂纹形状比对疲劳寿命的影响。研究结果表明,外底纵骨上远离横舱壁或横框架一侧的软趾端处的疲劳寿命比靠近横舱壁或横框架一侧的通焊孔焊缝趾端处的疲劳寿命要短,并且疲劳寿命随着裂纹形状比的增大而增大。     

板架弯曲二次应力对纵骨疲劳评估影响的研究

为了验证散货船、油船协调共同规范(HCSR)中在计算纵骨疲劳寿命时不考虑板架弯曲纵骨二次应力的合理性,讨论两种二次应力的计算方法,分别对散货船和油船板架的纵骨的二次应力进行计算,通过对是否考虑纵骨二次应力计算得到的疲劳寿命进行对比,验证HCSR中简化算法计算纵骨疲劳寿命的合理性。     

船体典型结构节点抗疲劳设计

利用抗疲劳设计优化方法对油船、散货船和集装箱船的典型结构节点进行分析,梳理若干典型节点的抗疲劳设计标准。部分典型结构节点如舱口角隅等的抗疲劳设计标准可作为疲劳校核的等效方法。在设计时,通过疲劳强度计算改进结构详细节点的设计,以保证船体构件的疲劳寿命能满足要求。     

散货船甲板纵骨端部连接的应力集中因子计算

针对某纽卡斯尔型散货船的甲板纵骨端部连接节点提出4种设计方案,通过精细网格有限元分析,得到各设计节点的应力集中因子,并相互比对及与规范值比较,验证规范值的不合理性,找出最佳的设计节点和应力集中因子取值方法,使甲板纵骨端部连接的疲劳强度更易满足规范要求,进而优化钢料重量,为今后散货船纵骨端部连接节点的设计和疲劳校核提供参考.     

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。     

FPSO纵骨疲劳寿命分析

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)长期系泊于定位海域,在服役期内没有进坞维修的可能。而在这个过程中,其船体结构承受不间断的交替变化的载荷,再加上高强度钢的广泛使用,使其疲劳破坏问题更加突出,因此其疲劳设计更为严格。本文以一大型浮式生产储油船为例,选取了典型剖面,采用简化的计算法进行纵骨的疲劳分析,给出了纵骨疲劳寿命计算的基本过程并且对船体结构中几种常见的节点连接方式的纵骨进行了疲劳寿命计算,通过分析比较,发现肘板软趾对疲劳寿命影响很大,从而找出最佳的端部节点连接形式,为工程设计提供依据。     

浮式生产储油船纵骨疲劳工程分析

在船舶设计过程中需进行结构疲劳的工程计算并作为新船设计的常规校核项目。本文简要介绍了艘15万吨级浮式生产储油船（FPSO）纵骨疲劳校核和结果，阐述了FPSO波浪载荷预报及纵骨校核的一船过程和特点，以及挪威船级社NAUTICUS软件的疲劳计算方法，对于一船油船和散货船的疲劳计算也有较大的参考价值。     

散货船底边舱下折角疲劳细节分析研究

本文基于HCSR规范中的疲劳强度计算评估方法,通过NK PrimeShip-HULL 4.3.0有限元分析软件建立某61000t散货船的三舱段有限元模型并细化其底边舱下折角,对散货船2,3舱底边舱下折角疲劳进行分析计算,对比分析CH2疲劳寿命相比较CH3更严厉的原因所在。对于散货船底边舱下折角设计及其疲劳强度校核有一定的参考作用。     

散货船底部纵骨防倾肘板节点疲劳优化研究

为了提高CSR(BC)规范下散货船底部纵骨在防倾肘板连接处的疲劳寿命,采用有限元法比较几种不同切口形式在热点处的应力集中系数,确定其中有效的几种形式,使用共同规范的直接计算法予以证明,为便于使用,针对这些切口形式给出在CSR(BC)简化计算法中可以参照使用的系数。     

散货船CSR屈曲应力计算方法对结构设计的影响

屈曲强度是船舶结构设计中需要着重考虑的因素之一,对于散货船来说更是如此.散货船CSR对构件屈曲强度的校核方法与标准作了明确的规定,其中在直接计算法中屈曲应力的计算采用了新的方法--位移法.文章以载重量为118 000 t散货船货舱区的外底板和底部纵桁为例,分别采用CSR的位移法和原规范的平均应力法计算其屈曲强度,并作了比较,进而说明CSR位移法对散货船结构设计的影响,具有实际参考价值.     

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。     

6700车汽车滚装船疲劳研究

6 700车汽车滚装船是中国首艘自主设计入级挪威船级社的大型汽车滚装船。不同于一般船型,汽车滚装船的疲劳问题主要由横摇和正浮现象引起。介绍了6 700车汽车滚装船疲劳节点的计算过程,指出了不同疲劳节点的优化方法,编写了主要计算正交节点和非正交节点疲劳寿命的软件。最终,所有的疲劳节点寿命都满足规范要求。     

基于HCSR规范纵骨穿越孔处热点位置选择研究

文中基于1型散货船,根据规范要求建立典型的纵骨穿越孔有限元模型并进行64个工况加载计算,得出了该位置各热点的疲劳寿命,从而筛选出该位置处在其他船型计算中所需选择的热点位置,为正在修订的HCSR规范的发展提供相关参考。     

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。     

基于HCSR散货船疲劳强度计算

针对《散货舱油船协调共同规范》(HCSR)中船体热点疲劳寿命评估部分,采用软件Veri STAR通过对某散货船的7个热点进行疲劳寿命计算,并与旧规范进行比较,验证了HCSR在疲劳寿命评估部分方法更严格,评估结果更保守。     

LNG船纵骨端部表面裂纹疲劳扩展寿命计算

基于断裂力学的裂纹扩展方法预报液舱纵骨端部的疲劳寿命。采用有限元软件对液舱纵骨端部节点处表面裂纹应力强度因子进行系列计算,并在BS7910经验公式的基础上拟合出趾端的应力强度因子修正系数经验公式。将采用该公式得到的结果与有限元计算结果相对比,结果表明二者能较好地吻合,该公式可应用到类似端部结构裂纹扩展应力强度因子的计算中。按挪威船级社(Det Norske Veritas,DNV)规范的要求组合热点主应力幅值,并按降序对各载荷块构造液舱疲劳热点载荷谱,结合修正公式系数经验计算液舱纵骨端部趾端的裂纹扩展寿命,预报的疲劳寿命满足要求。     

基于共同规范的散货船疲劳分析

疲劳是船体损坏的主要因素之一,在设计建造阶段提高结构物疲劳寿命具有重要意义。结合船舶在建造和营运中的经验与反馈,以船级社共同规范为指导,对散货船船体结构的疲劳分析进行了探讨。分析了二维情况下的纵骨疲劳,同时利用三维有限元方法对船体主要支撑构件的疲劳强度进行了分析和总结,对影响疲劳强度的一些关键因素进行了讨论。     

弯曲载荷作用下含切口T型节点表面裂纹应力强度因子计算

含裂纹修理切口T型节点的切口底部易于产生疲劳损伤,因而需要对该处新萌生的表面裂纹的疲劳寿命进行估算,以评判下次检修的时间.本文采用基于线弹性断裂力学的有限元方法,对弯曲载荷作用下于修理切口底部产生的表面裂纹最深处的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,对于同一类型节点,在相同裂纹深度下,裂纹底部的应力强度因子随着a/c的减小而增大.进而,根据修理切口的不同形状,给出了一组具有一定工程适用范围的回归公式.根据基于线弹性有限元计算结果得出的经验公式,对含修理切口T型节点切口底部萌生的表面裂纹扩展规律进行分析,得出了不同裂纹深长比下,裂纹深长增量比随裂纹深度的变化曲线.在数值计算的基础上,采用船用普通钢制备的试件,对切口底部萌生的表面裂纹进行试验研究,描述了在交变弯曲载荷作用下裂纹形貌的变化规律.试验结果表明,试验数据点与计算曲线相比,具有较高的一致性,验证了根据有限元计算结果提出的拟合公式的精度.     

基于应力集中系数的SWATH船疲劳节点筛选方法研究

小水线面双体船的疲劳强度问题十分突出,疲劳强度校核节点众多且目前还没有一个明确的疲劳节点筛选原则。针对这些问题,研究基于典型节点的热点应力集中系数有限元计算和名义应力分析,对小水线面双体船全船结构中可能发生疲劳强度失效的节点进行疲劳寿命估算,并根据估算结果对需要进行热点应力分析的疲劳节点进行筛选。计算结果表明,该方法在处理大量结构节点的疲劳寿命估算问题中,计算效率较高,能够反映全船的节点疲劳强度特性,且估算结果较为可靠。该方法不仅适用于小水线面双体船,对于其他类型的船舶,该方法同样具有适用性。     

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。