深水钻井船结构疲劳强度分析

对深水钻井船进行研究,采用疲劳评估方法中的谱分析法对深水钻井船的结构疲劳强度进行评估计算分析.对全船进行有限元分析,得到应力响应传递函数,从而得到应力范围的短期和长期分布,通过选择适当的S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理,计算得到热点的疲劳累积损伤度,从而得到疲劳寿命.     

超深水钻井船总强度评估的应力设计波法研究

针对超深水钻井船总强度评估的等效设计波方法进行了探索研究。鉴于超深水新型钻井船的月池开口对船体强度具有重要影响,特别针对月池角隅位置探索了以应力为目标的设计波研究方法,针对目标单元进行屈服校核。通过比较分析基于传统主控载荷设计波和应力设计波的船体结构应力结果,探索应力设计波方法在超深水钻井船上的应用。结果表明,应力设计波法对关键位置的应力极值搜索更为全面,得到的结构关键位置的屈服应力总体上大于传统主控载荷设计波法,能够更全面地涵盖目标位置可能出现的最大应力。基于应力设计波法对具有特殊结构的新型钻井船总强度进行评估,可以弥补传统主控载荷设计波方法的不足,更好的保证船体结构安全。     

半潜式钻井船典型节点疲劳可靠性分析

由于半潜式钻井船结构及其受力条件复杂,该文用SESAM软件对某钻井船进行了整体三维有限元计算,得到特定浪向和相位下结构的最大应力幅响应.以整体有限元计算结果作为载荷边界条件,用NASTRAN软件对钻井船上的一些典型管节点进行了局部有限元分析,得到节点的热点应力.在此基础上根据DNV和CCS规范对节点疲劳寿命进行了计算并对几个危险节点进行了可靠性分析和裂纹扩展寿命计算.     

超深水钻井船隔水管舱段结构总体强度分析

为分析超深水钻井船隔水管舱段结构总体强度,利用美国船级社(ABS) Drillship 2. 0软件,结合ABS钻井船规范进行有限元建模、加载和分析,对目标舱段的应力分布结果进行强度评估。计算结果表明:隔水管舱段满足屈服、屈曲和疲劳强度要求。     

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。     

基于美国船级社“DLA”船级符号要求的超深水钻井船的水动力分析

以超深水钻井船为例,介绍符合美国船级社“DLA”(dynamic loading approach)船级符号要求的水动力分析方法;运用美国船级社开发的DLA/SFA FOS综合软件系统,对该船波浪载荷进行预报,推导出不同工况下的等效设计波;对工作水深达到3 500 m,钻井深度达到15 000 m的新型超深水钻井船,利用FEMAP和NASTRAN程序进行全船有限元模型的应力分析计算,对结构强度进行评估.     

第七代超深水钻井船环境烈度因子研究

介绍了钻井船环境烈度因子的计算方法及其在结构设计上的应用,以第七代超深水钻井船为例对环境烈度因子的应用方法与原理进行阐述。基于波浪载荷直接计算方法,分别计算第七代超深水钻井船在北大西洋与指定作业地点两种环境条件下的波浪载荷长短期响应,最后得到典型钻井船环境烈度因子,对算得的钻井船环境烈度因子结果进行分析,确定钻井船结构设计的控制工况。     

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。     

风、浪、流联合作用下钻井船漂移载荷时域模拟

基于定位考虑对带月池的深水作业钻井船的漂移载荷进行了时域模拟分析。采用API风谱描述不规则风场,基于风生浪因素设置分析的环境参数,基于OCIMF计算风载荷和流载荷;利用势流理论和Newman假设计算二阶波浪漂移力载荷,提取得到数值结果并进行处理,得到不同方向、不同环境条件下各项漂移力的统计值和统计特征。结果表明:在时域内对深水作业钻井船漂移载荷进行分析,更加具有真实性,波浪、风、流引起的漂移载荷依次减小,且均随环境条件的增大而快速增加;在风向、流向和浪向不同时,使得船首处于迎浪状态对钻井船的定位有利;优化船体外型是降低钻井船漂移载荷的有效手段。     

深水钻井船屈服与屈曲强度评估研究

本文依托于上海振华重工深水钻井船研发项目,根据ABS船级社的钻井船规范对钻井船开展研究,总结出钻井船屈服与屈曲强度评估流程,研发了相应的计算程序解决该方面的分析问题,并利用某油船的数据验证了本文相应流程及程序的合理性,相关研究结论,具有工程指导重要意义。     

基于雨流计数法的高低频复合疲劳试验研究

船体固有频率与遭遇波浪频率及其倍频相接近时,波浪载荷极易引起船体结构产生持续的波激振动现象,对大型船舶结构疲劳损伤的影响达到40 %以上。因此,有必要针对波激振动引起的非线性垂向弯矩载荷特点,开展高低频复合工况下典型切口试件疲劳试验及累计损伤分析研究。基于非线性随机载荷的分析方法,采用闭合雨流计数法提取叠加应力历程中的多级循环载荷,并结合平均应力修正方法和疲劳极限以下SN曲线局部修正法,对叠加应力历程中小载荷的损伤效应展开研究。分析结果表明,高低频载荷叠加产生的附加损伤效应对疲劳寿命的影响显著,在恒定应力比下随平均应力的变化近似成二次函数关系。考虑高频小载荷的叠加应力历程疲劳寿命明显降低,可以通过修正累计损伤临界值或引入应力放大因子,近似的利用线性累积损伤理论预测实际叠加应力历程的寿命范围。     

Numerical simulation of fatigue crack propagation under superimposed stress histories containing different frequency components with several mean stress conditions

Fatigue crack propagation behavior under superimposed stress histories containing different frequency components with several mean stress conditions was investigated. Numerical simulation of fatigue crack propagation based on an advanced fracture mechanics approach using the RPG (Re-tensile Plastic zone Generating) stress criterion for fatigue crack propagation was improved to extract the effective part from the applied stress history for fatigue crack propagation. The parameter, which is based on the plastic hysteresis energy consumed in the vicinity of a crack tip, was applied and implemented into the numerical simulation code of fatigue crack propagation. Fatigue crack propagation tests under various superimposed stress conditions with several mean stress conditions were performed and compared with the fatigue crack propagation histories obtained from the improved numerical simulations. These comparisons show the validity of the proposed procedure for extracting the effective stress history from the superimposed stress histories with different frequency components and mean stresses. Additionally, practical fatigue strength evaluations based on the linear cumulative fatigue damage parameter were conducted to investigate the tendency of the fatigue damage value under these stress conditions.     

防风网结构风振疲劳特性研究

针对某港实际工程．采用有限元方法对防风网结构在脉动风荷载作用下的动力响应进行分析,并根据瞬态动力分析的结果,找出防风网结构应力疲劳最危险的单元。结合疲劳分析的基本理论,应用雨流法统计最危险单元的应力时程,得到应力循环次数及应力幅大小,根据Miner线性累积损伤准则编写ANSYS的风振疲劳程序．计算得到防风网结构的疲劳寿命。根据实际工程,验证设计风速为26．8m／s持续作用下防风网结构的疲劳寿命。     

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。     

典型加筋板拉伸疲劳试验方法

加筋板是船体结构的主要组成部分,针对船用加筋板试件在疲劳试验过程中连接段先于考核段破坏的技术问题,文章开展了加筋板拉伸疲劳试验技术研究,提出了加筋板拉伸疲劳试件设计方法。在此基础上,依据疲劳累积损伤理论,结合声发射动态裂纹检测技术,建立了基于声发射技术的疲劳累积损伤试验方法。通过加筋板拉伸疲劳试验验证了该方法的可行性和适用性,实现了疲劳试验的考核目标,可为以后类似结构疲劳试验提供方法参考。     

张力腿平台拉索的疲劳损伤

目前在分析张力腿平台(TLP)疲劳损伤时,通常限定平台只发生小位移,未考虑不利工况下平台发生有限位移的情况.在分析模型中考虑有限大位移后,会引入多种非线性因素,也会使TLP的动力响应明显不同于小位移情况,因此研究TLP有限位移下非线性波浪载荷引起的疲劳损伤十分重要.首先求得随机海浪作用下TLP拉索应力的时间历程曲线,并采用雨流法对其进行计数得到疲劳载荷谱;然后依据Miner累积损伤模型,求得TLP拉索在不利工况下的疲劳损伤;最后对ISSCTLP平台拉索在某海况下进行了疲劳损伤短期计算,并说明TLP拉索疲劳可靠度的计算方法.     

不同布置方向下LNG燃料罐的疲劳强度

依据中国船级社2016年11月新修订的《天然气燃料动力船舶规范》,利用S-N曲线及长期分布载荷谱对LNG燃料罐有限元模型进行计算,求得疲劳累积损伤值。按照新版规范对不同布置方向的LNG燃料罐进行疲劳强度分析,并得到罐体纵向布置时疲劳累计损伤值更小的结论。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

液化天然气B型独立液货舱结构低周疲劳研究

基于某B型独立液货舱为研究对象,开展液化天然气(LNG)船码头装卸货工况下的结构应力和温度场热应力分析,重点针对液货舱水平强框处连接节点计算其因装卸货受力和温度变化所引起的疲劳累积损伤。研究结果表明,部分研究疲劳节点由装卸货产生的低周疲劳损伤在整个结构疲劳累积损伤中的占比较大,对结构疲劳损伤起主导作用,需要在液货舱疲劳强度分析中予以重点关注。因此,对此类B型独立液货舱进行结构设计必须考虑低周疲劳的影响。