双体船大开口角隅节点疲劳强度优化方法研究

与同样吨位的单体船相比,双体船具有更大的甲板面积、更大的舱容。在双体船大开口角隅位置,由于应力集中,更容易引起疲劳损伤的迅速积累。因此,在结构设计中,角隅位置的疲劳强度一直是工程界关心的部分。本文使用谱分析方法研究双体船角隅节点的疲劳强度。在疲劳校核基础上对角隅位置进行优化设计,研究增加板厚和增设肘板对角隅处疲劳强度的影响。在此基础上分析不同优化方法的适用性,为船舶设计与安全性能提供适当的建议。     

椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究

基于《钢质海船入级规范》以及《船体结构疲劳强度评估指南》对椭圆形舱口角隅的相关规定,应用自主开发的椭圆形舱口角隅网格自动划分系统,创建不同尺寸与板厚的椭圆形角隅细化模型,利用MSC.Patran有限元软件对该区域进行疲劳计算,分析其边缘热点应力,从而得出角隅尺寸、板厚对角隅疲劳强度热点应力的影响规律。     

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。     

42000吨散货船结构疲劳可靠性评估

本文从可靠性概念出发，对沪东造船厂建造的42000吨散货船甲板角隅结构疲劳强度进行安全评估。评估中考虑了疲劳数据的离散性、应力分析的误差以及波浪载荷的随机性等不确定因素，结果表明，该船甲板角隅的疲劳可靠性水平在0．98以上，即失效概率小于0．02，较好地反映了该船的实际情况。该评估方法也可用于集装箱船甲板大开口疲劳安全评估。选择合适的可靠性水平，保证角隅恰当的疲劳强度，避免角隅疲劳裂纹的产生，对集装箱船结构安全具有实际意义。     

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。     

3000m深水钻井船月池角隅疲劳强度研究

针对3000m深水钻井船月池角隅的疲劳强度进行研究。采用全概率疲劳分析方法,选用合理的S-N曲线,对月池角隅处的疲劳损伤和疲劳寿命进行评估。介绍全概率疲劳分析方法的原理和流程,并针对波浪载荷这个对疲劳计算影响较大的因素进行较为全面的梳理,研究了质量重心分布对波浪载荷的影响等内容,以合理确定疲劳计算的分析工况。     

基于规范方法的小水线面双体船疲劳强度研究

论文介绍了船舶结构疲劳强度评估基本原理,并对一条2200t级小水线面双体船进行规范法疲劳强度评估。针对小水线面双体船结构特点,采用规范进行疲劳载荷计算;结合全船有限元计算结果进行疲劳部位筛选;采用有限元法提取疲劳部位的热点应力,并计算疲劳部位的累积损伤度。分析计算结果,提出疲劳部位优化方案。     

一种考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度的计算方法

提出一种实用的计算和分析方法来考虑砰击载荷对双体船湿甲板处结构疲劳强度的影响,保证疲劳寿命预报的精度。首先,根据线性理论计算船体与波浪之间的相对运动和相对速度,并计算船体结构在波浪载荷作用下的应力响应;然后,计算湿甲板在砰击载荷作用下的非线性响应,再将线性响应与非线性响应通过方向性进行叠加,得到波浪载荷与砰击载荷联合作用的应力响应时历;最后,通过雨流计数法计算双体船在危险工况下的湿甲板疲劳损伤。研究结果可为考虑砰击载荷的双体船湿甲板疲劳强度评估提供一些参考。     

散货船连续纵向舱口围板设计

综合考虑散货船设计面临的结构轻量化需求和纵向舱口围板趾端和舱口角隅容易产生裂纹的问题,以21万t散货船为例,提出一种连续的纵向舱口围板结构设计方案。结合HCSR规范,采用有限元分析方法,研究连续纵向舱口围板对整个主甲板区域重量以及对舱口角隅应力和疲劳的影响,结果表明,连续纵向舱口围板方案在散货船上是可行的,该方案可使整个甲板区减重41.54 t,而且舱口角隅处的应力水平和疲劳强度比传统方案有所改善,应力水平下降4.69%,疲劳寿命提高37.64%。与传统的不连续纵向舱口围板相比,连续纵向舱口围板设计方案可实现散货船结构轻量化,消除了舱口围板趾端疲劳裂纹隐患,降低了舱口角隅应力水平。     

基于HCSR与CSR规范的散货船舱口角隅疲劳计算方法

为比较CSR规范协调后舱口角隅在散货船疲劳评估中的变化和影响,分析HCSR和CSR规范中关于舱口角隅疲劳强度要求的异同,以某散货船为例,完成该实船基于HCSR和CSR规范的舱口角隅疲劳评估,认为HCSR规范的舱口角隅疲劳强度要求有所提高,提出舱口角隅设计建议。     

小水线面双体船疲劳强度的规范计算法研究

针对某小水线面双体船,分别采用CCS和DNV相关规范进行疲劳强度评估。充分考虑小水线面双体船的船型特点,对各疲劳规范计算中的难点和差异作了探讨,给出了有关规范使用的一些建议。计算结果对小水线面双体船的疲劳分析和结构设计提供了参考。     

小水线面双体船典型节点抗疲劳设计

小水线面双体船结构形式特殊,结构疲劳问题突出.针对小水线面双体船特殊的结构形式,利用有限元方法对小水线面双体船典型舱段结构应力分布情况进行研究,得到了舱段结构高应力区域所在的位置;对板厚、结构形式、加强方式等影响船体结构节点应力的相关因素进行了详细的比较分析,提出了小水线面双体船典型节点抗疲劳设计方法;并利用该方法对1 350 t典型小水线面双体船进行节点形式优化设计,为小水线面双体船的抗疲劳设计提供参考依据.     

小水线面双体船结构疲劳强度评估

以"小水线面油田交通船"为依托,探讨了小水线面双体船结构疲劳强度的评估方法,包括:疲劳强度评估构件及部位的确定、疲劳载荷、设计应力范围以及累积损伤度计算等问题.     

内压下矩形耐压舱角隅结构形状和拓扑优化设计

为解决内压下矩形耐压舱角隅结构应力集中的问题,提出了角隅结构形状优化和拓扑优化的数学模型。采用子模型技术对结构进行精细化静强度应力分析,以角隅边界形状的变化作为设计变量,极小化角隅结构的应力,得到的最佳角隅形状为弧形。在此基础上,极小化角隅结构的应力,对耐压舱角隅肘板进行拓扑优化设计,寻求肘板材料的最优分布和管路铺设的空间,得到了具有内部圆形开孔和去掉三角形尖角的新型肘板结构。弧形角隅形状和开孔新型式的肘板有效地降低了角隅结构的应力集中。建议的方法可为类似结构的优化设计提供参考。     

基于共同规范的散货船货舱口角隅疲劳强度评估

根据《散货船结构共同规范》（CSR）中疲劳强度评估的要求,使用MSC.Patran/Nastran和中国船级社开发的CSR自动加载程序,对176 000 dwt散货船货舱口角隅处进行疲劳强度分析。建立货舱口角隅处的结构有限元模型并细化网格,进行热点应力分析,根据线性疲劳累计损伤原理,进行了疲劳累计损伤计算,结果表明货舱口角隅处的疲劳强度满足规范要求。     

基于疲劳强度谱分析的火炬塔支撑结构设计

火炬塔是FPSO上主要装置之一,火炬塔支撑结构的疲劳强度是结构设计重点关注的对象。在介绍疲劳谱分析方法及BV-Homer软件的基础上,总结整理出基于该软件的疲劳谱分析的基本流程,利用BV-Homer软件对火炬塔支撑结构原设计方案的疲劳损伤进行了分析校核,根据计算结果对支撑结构设计方案进行了修改。研究表明：原设计方案的疲劳强度不满足规范要求,修改方案的疲劳寿命大幅提高,满足规范要求;火炬塔支撑外侧主管及外侧热点的疲劳损伤较大,设计时需要重点关注;增加肘板、热点区域结构板厚是提高疲劳强度的有效方式;基于谱疲劳分析的结构疲劳强度分析方法可应用于其他类似结构。     

邮轮角隅裂纹应力强度因子计算及疲劳寿命预报

以某大型邮轮泳池角隅为例,采用谱分析法结合断裂力学方法校核角隅结构疲劳寿命.首先通过水动力分析软件计算波浪载荷并施加到全船有限元模型上获得全船结构响应;然后在ANSYS中建立带裂纹的角隅模型结合超单元生成子模型,并施加从全船有限元模型上提取的位移边界条件,进而在计算大量波浪工况下不同长度裂纹的应力强度因子及模拟裂纹扩展路径的基础上回归得到角隅处裂纹应力强度因子计算公式;最后根据ABS推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,结合回归出的应力强度因子公式、单一曲线模型及失效评估图,预报泳池角隅的疲劳裂纹扩展寿命.     

角隅结构对舱内爆炸载荷影响的实验研究

在空间较封闭的舱室中发生爆炸时,舱室板架结构所承受的载荷包括壁面反射冲击波和角隅部位的汇聚冲击波,这种载荷特性将直接影响到结构的破坏形式。采用双层舱室结构模型进行了不同装药量的舱内爆炸实验,研究了三种不同的角隅连接结构型式对冲击波在角隅汇聚情况的影响。基于图象法(Method of Images)解释了冲击波在角隅的汇聚现象,采用数值计算方法分析舱内爆炸冲击载荷与结构的相互作用。结果表明:舱室角隅位置的连接结构型式只对小药量工况下的舱内爆炸冲击波流场有一定的影响,其中相对平缓过渡连接的结构型式一定程度上减缓了冲击波在角隅的汇聚。当初始冲击波强度较大时,结构型式的改变对冲击波的角隅汇聚影响不大。舱室内形成的反射冲击波高压区将首先作用在横舱壁中部位置,基于这种传播路径和特性,横舱壁上设置适当的开孔将有效地降低舱内的冲击波汇聚压力。     

8 530 TEU大型集装箱船船中货舱区舱口角隅疲劳强度校核

集装箱船货舱区舱口角隅疲劳强度校核是集装箱船强度分析的重要内容之一,该文选择沪东中华造船(集团)有限公司即将建造的8 530 TEU集装箱船船中No.5货舱区Fr181处角隅作为疲劳强度分析对象.基于设计波法,选择全球航行海域波浪散布图进行波浪诱导载荷长期预报,获得四种典型的波浪载荷参数,然后在一个波浪循环内每隔30°取一相位,计算了其中三种最典型波浪载荷工况下上甲板角隅边缘和舱口围板角隅边缘的热点应力,确定最大应力范围及其位置,最后基于S-N曲线法进行疲劳强度校核.     

散货船弹性舱口角隅设计

针对散货船舱口角隅自由边的应力峰值通常较高,疲劳寿命难以满足,舱口角隅处通常需要嵌入厚板才能满足规范要求的问题,引入弹性舱口角隅的设计概念,通过对原角隅处产生一个下凹圆弧形弹性接头来降低舱口角隅自由边的应力。通过分析下凹圆弧的位置、半径及下凹部分长度对舱口角隅自由边应力和疲劳寿命改善效果的影响,探讨弹性舱口角隅的一般设计原则。结果表明,下凹圆弧的位置对自由边应力影响不大;下凹圆弧半径越大、下凹部分长度越长,则自由边应力越小,疲劳寿命越长。与传统舱口角隅相比,弹性舱口角隅可大幅降低舱口角隅自由边的应力,提高其疲劳寿命,降低舱口角隅发生疲劳裂纹的风险。