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。     

B型独立液货舱LNG船的温度场分布

本文以170000m3B型独立液货舱LNG船为研究对象,基于热力学方法,通过对液货舱传热模型合理简化和对流换热系数的数值迭代计算,针对该B型独立液货舱LNG船进行稳态温度场分析,依据温度场分布进行货舱区船体结构钢级选择,并进一步研究外界环境温度以及装载工况对整个货舱区船体温度场分布的影响,从而为B型独立液货舱以及类似LNG船液货舱结构设计提供指导。     

B型独立液货舱LNG船的温度场分布

以170 000m~3 B型独立液货舱LNG船为研究对象,基于热力学方法,通过液货舱传热模型的合理简化及流换热系数的数值迭代计算,针对该B型独立液货舱LNG船进行稳态温度场分析。依据温度场分布进行货舱区船体结构钢级选择,并进一步研究外界环境温度和装载工况对整个货舱区船体温度场分布的影响,从而为B型独立液货舱以及类似LNG船液货舱结构设计提供指导。     

低周疲劳损伤对老化船舶结构剩余极限强度的影响

为了分析低周疲劳累积损伤对老化船舶结构剩余极限强度的影响,应用连续介质损伤力学方法,将损伤耗散余势和塑性应变理论相结合,建立船舶结构剩余极限强度低周疲劳累积损伤模型,得到老化船舶结构极限强度随低周疲劳累积损伤衰减的规律.运用此模型,给出船舶常用Q235钢材和45钢材剩余极限强度随低周疲劳累积损伤衰减规律的工程应用经验关系式,验证了方法的合理性和实用性,为进一步分析低周疲劳对老化船舶结构极限强度的影响奠定了基础.     

船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究

在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下，船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏，而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下，材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为，提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线，重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。     

B型独立LNG液货舱漏热量及蒸发率影响因素模拟分析

以50000m~3 B型LNG独立液货舱为研究对象,采用CFD数值模拟方法,建立B型液货舱传热数学模型,确定其边界条件;分析不同绝热层厚度、绝热材料导热系数、舱外环境温度、绝热层破损等因素对液货舱漏热量及蒸发率影响;最后,获取了绝热层破损、绝热材料导热系数和舱外环境温度等因素变化对B型液货舱漏热量及蒸发率的影响规律,为B型独立液货舱绝热设计提供重要的依据。     

2000t级化学品运输船液货装卸速率计算分析

为了确定化学品运输船的装卸货速率,在确定液货舱透气系统的高速透气阀空气透气能力后,通过计算货品蒸发气生成率及对液货蒸发气和空气混合物的容积流量的密度修正,得出化学品船舶的最大装卸货速率.     

化学品船载运环氧丙烷时系统的特殊性分析

针对化学品船载运环氧丙烷安全营运的问题,通过对环氧丙烷的物理化学性质进行研究,并结合相关规范规则的要求和实船设计经验,从液货舱的布置和压力设计、冷却系统、水雾系统、货舱周围环境控制及装卸货集管处阀门控制等方面,分析化学品船载运环氧丙烷时系统的特殊性。     

加筋板低周疲劳寿命和累积塑性应变模型

为分析加筋板结构累积塑性破坏的影响,应用损伤力学基础理论,并结合筋板相互影响系数,以塑性应变为损伤演化的控制参量,推导并建立加筋板结构低周疲劳累积递增塑性应变模型和低周疲劳寿命模型。将加筋板在循环载荷下的疲劳损伤变量引入累积递增塑性应变方程中,通过积分变换,推导出循环载荷下船舶加筋板结构轴向累积塑性应变的演化方程及其低周疲劳寿命本构模型;采用船舶通用高强度402钢相关材料疲劳特性参数对船舶加筋板结构低周疲劳寿命模型进行对比分析;将塑性应变发展理论模型与有限元计算结果进行比较,分析平均应力和筋条刚度比对累积塑性应变的影响规律。结果表明,该模型较好地反映了船舶加筋板结构的轴向累积塑性应变演化规律,同时能方便地对船舶结构低周疲劳强度进行评估、校核。     

大型C型独立液货罐Y型接头疲劳强度评估

随着C型独立液货罐的新技术发展,目前在工业界推出了采用双体罐和三体罐构造形式的新颖大型C型独立液货罐。由于双体罐和三体罐构造的要求,在相邻罐体连接处设有Y型接头。该Y型接头位置处由于结构件交汇,构造复杂、应力集中,在船舶运动、蒸汽压力变化,以及温度变化的动载作用下有可能发生疲劳损伤。本文对新颖大型C型独立液货罐Y型接头疲劳强度评估方法的规范技术要求及制定开展了深入详尽的研究,包括对C型独立液货罐疲劳损伤计算工况择取,液货内部动压力计算公式推导,蒸气压力、温度变化等低周疲劳载荷模式确定等,创新提出一整套基于热点应力的C型独立液货罐Y型接头的疲劳损伤评估方法的规范实施要求。进一步地,还推导了基于一般实际情况假设下的C型独立液货罐Y型接头疲劳评估筛分准则,并应用本文上述研究成果和结论,进行了双体和三体罐Y型接头疲劳评估和筛分准则的应用与验证。     

船用LNG储罐的疲劳强度分析研究

LNG储罐受到惯性力载荷的作用,其结构强度需要进行评估,但由于其几何形状及边界条件复杂,一直缺乏相应的评估体系。提出LNG储罐疲劳分析的一般方法,以某LNG储罐为例,进行了疲劳损伤的计算及校核分析,对单元选择、模型简化、约束定义、载荷施加等给出了指导性意见,并探讨了储罐的布置方向对疲劳损伤计算的影响,研究结果表明,储罐沿船舶纵向布置时对结构设计的要求较高,应尽量选择横向布置方式。     

C型独立液货舱LNG舱段分析方法研究

C型独立液货舱LNG运输船在其运营期间,要遭受多种复杂载荷的联合作用,这对其整体强度尤其是货舱区结构的可靠性及安全性提出了很高的要求。本文基于CCS相关规范,对C型独立液货舱段的结构直接计算进行研究,得到其载荷计算方法,并针对液货罐与鞍座连接形式的模拟方法进行了不同的尝试与比较。最后通过对一LNG运输船实际算例的分析,得到一套合适、准确的舱段有限元直接计算方法,为LNG运输船货舱结构的设计与校核提出了合理的建议。     

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。     

CSR-H与CSR强度评估载荷的对比研究

对CSR-H 与CSR用于强度分析的载荷变化进行分析,对各载荷分量的包络值以及应用于等效设计波中的船体梁波浪弯矩、波浪剪力和外部海水压力、加速度等载荷分量的大小进行比较。分析货油舱、干散货舱、压载舱典型位置处的内部压力变化,并对载荷变化可能引起的结构要求变化进行分析和概括。     

LNG船液货装卸系统分析软件平台研究

提出了一种基于VC＋＋平台和数据库技术的LNG船液货装卸系统设计及分析的软件平台系统,详细介绍了其内容、结构和实现方法。该系统配有与管路阻力计算相关的管道、阀件、液货舱、附件等的数据库,能够按目标船的装卸要求,直接组态设计液货装卸系统管网系统。设计人员可以在每一个模型设计完成后直接进行优化并确定液货泵的排量、压头、液货管路的管径、长度等设计信息,仿真计算装卸过程中各时间段上的的流量、节点压力、剩余舱内液体容积等各项参数。不仅简化了液货装卸系统的设计过程和计算校核的时间,而且更加方便灵活。     

大型船舶结构的疲劳强度校核方法

传统的船舶结构疲劳强度校核一般只考虑高周疲劳而忽略了低周疲劳。随着船舶结构向大型化发展以及最近海损事故的发生,低周疲劳问题引起了船舶行业的广泛关注。Urm等人于2004年对装卸载引起的油轮船体结构的低周疲劳问题进行了研究,并给出了计算方法,但具体的计算结果没有给出,许多问题没有解决,因此有必要对船舶结构低周疲劳的原因及校核方法进行深入的研究。针对这一问题,首先分析了引起船舶结构低周疲劳的原因;其次,对现有的S-N曲线外推得到低寿命区S-N曲线的可行性进行了分析,并将外推得到的低寿命区段曲线和经过试验验证的低周疲劳寿命曲线进行了比较;最后分析了波浪载荷等引起的小幅疲劳载荷以及满载和压载引起的大幅疲劳载荷导致的疲劳损伤的相互作用,从而提出了一种非线性累积计算模型。     

LNG船疲劳强度评估及低温影响的讨论

以某LNG船为研究对象,建立三舱段有限元模型,并根据美国船级社薄膜型LNG船体结构疲劳强度指南,基于SN曲线法的疲劳积累损伤原理,分别采用名义应力和热点应力法,对船体典型节点进行疲劳强度评估,同时对计算结果进行分析;讨论低温下材料性能改变对节点疲劳寿命评估的影响。研究表明,采用常温下SN曲线进行LNG船疲劳强度评估是合适的。     

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。