LNG船的疲劳强度计算与分析

本文基于S—N曲线法的疲劳累积损伤度原理，根据中国船级社(CCS)和挪威船级社(DNV)的船体结构疲劳强度指南，采用名义应力的疲劳计算方法，对一艘150000m^3LNG船进行了疲劳强度校核，对计算结果进行了分析，并提出了合理的建议。     

不同腐蚀修正方式对LNG船疲劳强度评估的影响

船舶航行于江河湖海且装载各种货物,这决定了其构件常常承受交变载荷和腐蚀环境的共同作用,进行疲劳强度评估时必须对腐蚀介质的影响加以考虑。依据中国船级社2013年版《船体结构强度指南》,对某LNG船底边舱折角的节点疲劳强度进行了计算,分别采用腐蚀修正系数,腐蚀条件下S-N曲线和扣除腐蚀余量等三种修正方式来考虑腐蚀对疲劳强度评估的影响。研究表明,采用腐蚀条件下S-N曲线方法校核最为苛刻,扣除腐蚀余量1.5mm的结果和腐蚀修正系数1.08的结果接近。     

船舶纵向构件疲劳评估的热点应力方法

在中国船级社《船体结构疲劳强度指南》(2001版)提出的用名义应力计算船体结构疲劳强度的基础上,提出了一套对船体纵向构件用热点应力方法进行评估的方法,给出了热点应力的计算有限元模型、计算方法和对应的SN曲线选取的要求。     

船舶典型节点疲劳强度试验及S-N曲线拟合方法研究（英文）

疲劳评估的关键问题是S-N曲线的选取,对于某些结构复杂的大型船舶特有的结构形式,现有规范没有合适的SN曲线。为了更合理准确地进行结构疲劳强度研究,本文选取某型具有复杂结构的船舶,用实尺度模型试验的方法研究几种典型节点的S-N曲线特性。通过全船有限元谱分析疲劳强度计算,筛选出疲劳问题重点关注区域,确定模型试验部位;根据疲劳问题严重区域的实船结构,设计加工典型节点实尺度疲劳试验模型;确定多个加载工况,进行典型节点疲劳强度试验,获取典型节点多种载荷工况下的疲劳寿命值,在此基础上,研究得到各节点S-N曲线及P-S-N曲线;应用试验所得P-S-N曲线,对船体典型节点部位进行疲劳强度评估,并与规范S-N曲线结果进行了对比,指出了它们的差异。     

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。     

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。     

薄膜型LNG船交变温度载荷下疲劳分析

海上环境引起的船体外板温度昼夜交替变化及装卸载会造成薄膜型LNG船温度应力交替变化。采用综合温度折算法确定船体外板典型昼夜温度,并针对薄膜型LNG船温度场分析建立三舱段有限元模型及底边舱折角区域精细模型,采用子模型法计算出各典型温度下的结构温度应力。研究结果表明底边舱折角处温度应力与船体外板水线面上下的温度差异呈良好的线性关系,船体外板温度的日周期性变化及装卸载引起的温度交变应力对船体结构疲劳强度影响不大。     

大型LNG船舶结构疲劳强度评估研究

基于S-N曲线和Miner-Palmgren线性累计损伤理论,根据BV船级社规范以及GTT文件要求,针对大型No96薄膜型LNG船舶开展了结构疲劳强度评估研究.评估了某150 000 m3 LNG船典型中横剖面的纵骨与横向主要支撑构件的相交处节点的疲劳强度,除两个节点外都满足40年的疲劳寿命要求.讨论了通过改进疲劳节点的结构形式来提高疲劳寿命的方法.     

两级交变载荷下船体结构典型节点疲劳试验研究

江海直达船属于浅吃水大型宽船,往复航经江段和海段,其疲劳问题不容忽视。将江段和海段载荷简化为小和大2级交变载荷,选取较为典型的船底纵骨贯穿横舱壁节点,通过对比试验探讨2级交变载荷对该船疲劳寿命的影响。试验结果表明,在试验工况下,变幅载荷中的大载荷是导致裂纹扩展的主要因素,小载荷的参与会降低大载荷作用下裂纹扩展的速率。采用等效应力法对变幅载荷下节点的疲劳寿命进行评估,发现采用Miner准则所得结果偏保守,采用均方根法所得结果偏危险,采用修正的Miner准则所得结果精度较高,推荐采用该方法评估2级交变载荷下船体结构典型节点的疲劳寿命。     

循环载荷作用下铝合金船体板架结构疲劳特性研究

为研究铝合金船体板架结构疲劳特性,寻求循环载荷作用下船体板架结构疲劳寿命变化规律。本文以铝合金船体板架结构为研究对象,设计制作不同节点实尺度板架模型,开展循环载荷作用下铝合金船体板架结构疲劳试验,获取试验中测点应力与循环加载次数等数据,并采用Ansys/Fe-safe平台建立模型进行疲劳仿真分析,将仿真得到节点板架S-N曲线与试验结果进行对比分析。结果表明:1)铝合金板架结构疲劳破坏模式存在一般性规律,节点2板架疲劳性能更好;2)试验与仿真得到节点板架疲劳裂纹萌生及破坏位置一致,且试验测得热点应力、循环寿命与仿真水平基本相当,揭示了节点板架结构断裂原因在于高载循环应力下产生的疲劳损伤;3)拟合得到试验与仿真S-N曲线吻合度较高,且试验曲线更偏于保守、安全。研究成果可为铝合金船体板架结构疲劳强度评估及寿命预测提供参考。     

上层建筑端部结构疲劳试验与分析研究

疲劳评估的关键问题是选取准确的S-N曲线,为合理预报特殊部位结构的疲劳寿命,需要对特殊结构的S-N曲线进行验证,有效的验证手段是采用模型试验的方法进行研究。通过全船有限元分析计算,分析主要部位的应力分布情况,选取模型试验目标结构。根据关心区域的实际结构形式,结合试验条件设计目标节点疲劳强度试验模型。根据试验结果,以双对数线性模型进行S-N曲线绘制,并与规范S-N曲线进行比较,选取接近的S-N曲线对目标节点进行疲劳寿命预报。     

半潜平台结构疲劳寿命评估方法比较

为了研究各种疲劳评估方法对海洋结构物疲劳寿命评估结果的影响,利用S-N曲线方法和断裂力学方法分别计算了半潜式海洋平台的疲劳寿命,分析比较了二者计算结果的差别.同时比较了疲劳载荷预报中谱分析方法和设计波法的计算结果,分析研究半潜式海洋平台结构关键节点疲劳应力计算中设计波和载荷参数的确定方法,为半潜式海洋平台的疲劳寿命评估提供依据.经过比较分析,认为S-N曲线方法和断裂力学方法应用于评估海洋结构物疲劳寿命均是可行的,使用设计波法来计算半潜式海洋平台横撑与立柱交点处结构疲劳寿命时应该以60°浪向的横向扭矩为特征设计波浪载荷来决定设计波参数比较合理.     

Determination of structural stress for fatigue assessment of welded aluminum ship details

The main objective of this paper has been to review and to verify already published hot-spot stress extrapolation procedures for plate structures, and to develop and verify a new and general method for the structural stress extrapolation to be used together with a hot-spot design S-N curve for aluminum ship structures. The proposed extrapolation method has been based on the asymptotic behavior of the stresses adjacent to an idealized notch (‘singularity’). On basis of the fatigue test S-N data obtained in this study, relevant S-N curves to be used together with a proposed extrapolation procedure and with already published extrapolation methods have been suggested. A hot-spot design S-N curve with a characteristic strength of 32 was suggested as a suitable choice for the fatigue assessment of profile ground fillet welded stiffener/bracket connections while a design hot-spot design S-N curve with a characteristic strength of 25 was suggested for as-welded stiffener/bracket connections.     

基于等效设计波的船体结构疲劳强度许用应力法

文章总结了中国船级社疲劳强度评估方法中的许用应力范围方法.该方法用10种主要载荷控制参数下的等效设计波作为基本的计算载荷工况,通过基本计算载荷工况进行组合后求解疲劳应力范围.推导了疲劳许用应力范围计算公式和不同概率水平下疲劳应力的转换关系.对不同S-N曲线形式的许用应力范围进行了讨论,给出了中国船级社疲劳强度许用应力范围表格.用实例进行了验证.     

基于ANSYS和Certon-Dolan理论分析估计疲劳寿命的方法

依据累积疲劳损伤法-迈纳(Miner)法和应力寿命曲线(S-N)推导变幅多级载荷下等效应力及强度判据公式;结合ANSYS有限元分析软件和柯顿-多兰(Certon-Dolan)理论,通过APDL(Ansys Pa- rameter Design Language)参数化建模,分析出不同载荷下应力集中的部位,将有限元网格划分的危险部位节点单元的应力值取出,代入理论公式估算疲劳寿命,具体分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响,比较Miner方法和Certon-Dolan方法优劣,并提供设计参考数据和理论判据。     

超大型集装箱船纵骨屈服强度和疲劳强度的计算与分析

纵骨的屈服强度和疲劳强度对于集装箱船十分重要,在设计建造阶段准确有效地评估连接处的屈服强度和疲劳强度具有重要意义。文章基于梁系理论和S-N曲线法,根据德国船级社(GL)和法国船级社(BV)的船体结构规范,对超大型集装箱船纵骨与主要支撑构件连接处的屈服强度和疲劳强度进行校核,将结果进行比较和分析,并提出合理化建议。     

随机海况下的船体结构疲劳裂纹扩展

传统的疲劳问题一般都是采用S—N曲线及Miner累计损伤理论进行的,文章在基于断裂力学的基础上,通过权函数法来计算应力沿裂纹面的非线性效应力强度因子,鉴于船舶在海洋环境中受到载荷的随机性,充分考虑加载次序、过载峰和应力比等对裂纹扩展的影响,给出了船舶结构疲劳裂纹在随机载荷下的扩展寿命的计算过程。     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

船体总段对接焊缝结构疲劳寿命分析评估

船体的分段模块化建造模式正逐渐成为现代造船的主流模式.为充分发挥这一造船模式的效率和优势,分段合拢中的对接形式也从以往的"阶梯式"开始往"一刀齐"方式转变.本文根据中国船级社的船体结构疲劳强度指南,基于热点应力S-N曲线法的疲劳累积损伤理论,对某舰船的总段对接焊缝进行了疲劳强度和疲劳寿命的计算分析.结果表明,该舰船在总段合拢中采用纵骨与板同一截面的对接形式,其结构的疲劳性能与传统的纵骨与板交错布置的对接形式相当.本文结论为在区域造船总段合拢中推广纵骨与板同一截面工艺提供了参考依据.