船体结构疲劳载荷计算中几个重要参数的探讨(英文)

基于线性累积损伤原理的船体结构疲劳强度评估方法已经在各种民船结构的设计规范中得到了广泛的应用,但其中疲劳载荷的计算方法和主要参数差别较大,导致结构疲劳寿命的评估结果具有一定的分散性。文中利用长期疲劳应力范围的Weibull分布和S-N曲线方法给出的结构疲劳寿命谱分析计算公式,通过理论分析和数值计算,分析了对结构疲劳损伤贡献率最大的长期应力范围所对应的超越概率水平,以及S-N曲线反斜率对该超越概率水平的影响。研究了不同超越概率水平下形状参数对结构疲劳寿命的影响,讨论了疲劳寿命对超越概率水平、形状参数和S-N曲线反斜率的敏感性。文中给出的一些结论对国际船级社协会正在进行的共同油船和散货船结构规范协调性研究具有参考价值。     

船舶疲劳强度校核中Weibull分布相关参数的影响

以疲劳累计损伤度原理为基础,对疲劳强度校核中Weibull分布相关参数的影响进行分析探讨,包括Weibull概率分布的形状参数、尺度参数和超越概率水平,分析对疲劳累积损伤度贡献最大的长期应力范围所对应的超越概率水平,以及不同超越概率水平下形状参数对疲劳寿命的敏感性。     

HCSR规范疲劳筛选方法研究

分别对1型散货船和1型油船的有限元模型进行t×t和50 mm×50 mm的网格细化分析,总结出散货船油船协调共同规范(HCSR规范)中疲劳筛选方法的应力放大因子,并验证该方法应力放大因子的合理性。     

集装箱船等效设计波法中疲劳载荷概率系数的确定

为了在应用等效设计波方法时将船体梁载荷规范包络值、运动包络值、加速度包络值转换为疲劳评估载荷,需得到疲劳载荷概率系数这一重要参数。采用基于三维势流理论的水动力计算软件,分析多型集装箱船不同航速及超越概率的载荷长期预报值,得到用于疲劳评估的疲劳载荷概率系数的直接计算值。对直接计算值进行回归分析,拟合出各载荷的概率系数简化公式。结果表明,简化公式比较理想。     

HCSR规范疲劳评估方法的余量研究

为总结散货船油船协调共同规范(HCSR规范)中整套疲劳评估方法的可靠度或安全余量,本文综合考虑不确定性因素对疲劳寿命的影响,包括热点应力差值方法、主应力选取、海况选取、二次应力等。验证了HCSR规范对疲劳评估保有足够的安全余量,为正在修订的HCSR规范的发展提供相关参考。     

非线性波浪载荷作用下的船体结构疲劳损伤

近年来,在非线性波浪载荷（含砰击响应）作用下的船体结构疲劳损伤,已成为船舶力学研究和结构设计界颇为关注的一个前沿论题。本文以具有大外飘船舶为背景,采用谱分析法首先在短期预报范围内分析非线性波浪弯矩、非线笥合成弯矩（含砰击振动弯矩）对船体结构疲劳损伤的影响;然后,在设定的船舶长期使用环境中,用不同的载荷理论估计和分析结构的疲劳损伤;同时计算分析了平均应力、二种计数法、不同长期疲劳损伤分析方法、二种Ｓ     

塔式立管涡激疲劳损伤敏感参数研究

针对西非海域的塔式立管,考虑沿水深变化的不同流速截面,分析塔式立管在不同参数下的涡激振动响应及疲劳损伤沿管分布,讨论立管顶部张力、管内流体密度、立管外径、立管壁厚和SHEAR7能量阈值等参数的变化对疲劳损伤的影响.结果显示,由于制造和安装误差等因素导致这些参数的改变,对结构的涡激振动疲劳损伤影响显著,应该在工程设计中引起注意.     

腐蚀疲劳点蚀演化及腐蚀疲劳裂纹成核机制研究

作为一种不可逆的热力学过程,腐蚀疲劳的点蚀演化伴随着体系能量的耗散。文章基于热力学原理,对腐蚀疲劳点蚀演化过程中的能量问题进行探索性研究。引入双变量点蚀模型,建立点蚀演化过程中体系热力学势函数,推导了点蚀形状参数在演化过程中的变化方程,并分析了体系应变能、表面能和电化学能对点蚀演化形貌的影响机制及规律。根据裂纹成核位错机理建立了腐蚀疲劳裂纹成核临界条件的能量准则,并与应力强度因子准则进行比较,分析结果验证了能量准则的合理性。     

舰船典型节点参数化建模及形状优化

给出一种船舶结构典型节点的参数化建模及形状优化方法,利用APDL建立某典型节点参数化模型的方法,将该节点形状参数定为设计变量,节点的应力集中系数作为优化设计的目标函数。通过不断改变形状参数,找出较小的应力集中系数。结果表明,该方法可有效降低应力集中,为舰船典型节点结构设计和优化提供参考。     

Fatigue analysis of the bow structure of FPSO

The bow structure of FPSO moored by the single mooting system is rather complicated. There are many potential hot spots in connection parts of structures between the mooting support frame and the forecastle. Mooting forces, which are induced by wave excitation and transferred by the YOKE and the mooting support frame, may cause fatigue damage to the bow structure. Different from direct wave-induced-forces, the mooting force consists of wave frequency force (WF) and 2nd draft low frequency force (LF) , which are represented by two sets of short-term distribution respectively. Based on two sets of short-term distribution of mooting forces obtained by the model test, the fatigue damage of the bow structure of FPSO is analyzed, with emphasis on two points. One is the procedure and position selection for fatigue check, and the other is the application of new formulae for the calculation of accumulative fatigue damage caused by two sets of short-term distribution of hot spot stress range. From the results distinguished features of fatigue damage to the FPSOs bow structure can be observed.     

基于改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型的表面裂纹扩展规律预报

很多学者对表面裂纹形状变化规律进行了研究,但是理论上仍存在较大缺陷,因此现有方法预报结果的准确性有待考察。文章作者们提出了一个改进的统一疲劳裂纹扩展速率模型,本模型合理考虑了材料的非线性效应和裂纹前缘的三维约束效应及三维约束大小在前缘各点的分布函数。通过引入等效厚度的概念及法线方向扩展的假定较好地考虑了裂纹前缘各点对扩展之后形状比变化规律的影响,预报得到的裂纹前缘形状能够观察到明显的边界点扩展滞后现象,同时本模型预报结果与试验结果及传统模型预报结果进行了比较,证明本模型提高了表面裂纹扩展规律预报的精度。     

驳船的影响概率破舱稳性单因素研究

概率破舱稳性是干货船破舱稳性计算与校核的一项强制性要求,它不同于传统的破舱稳性计算,计算中涉及到大量的破损舱室的组合,目前仍然是在分舱之后才能进行分析计算,若不满足则需要返回重新分舱。在初步设计阶段,如何有效分舱以使船舶分舱设计能满足概率破舱稳性,以减少分舱的盲目性与重复性,从而找到基于概率破舱稳性的分舱指导原则,这将具有重要的理论意义和工程应用价值。以某实际工程驳船为研究对象,设计了大量的分舱方案,并分别对其进行概率破舱稳性计算。根据计算结果对影响分舱指数A的因素进行了定性分析,提出了改进分舱指数A的设计准则。     

基于目标监督的先验形状level set模型分割心脏MR图像

提出一种基于目标监督的先验形状level set模型分割心脏MR图像的方法。该方法先根据目标灰度的特征生成特征图像,使得特征图像目标区域灰度趋于一致,再在特征图像的基础上利用先验形状信息的水平集模型对目标进行分割。实验结果表明,该方法能够有效地分割心脏MRI图像。     

疲劳裂纹扩展模型中表征裂纹闭合水平参数的确定

借助7075-T 6铝合金、6013铝合金以及0.45w t%碳钢的疲劳试验数据,结合上述材料的力学性能参数,通过非线性最小平方拟合方法,研究了表征裂纹闭合水平参数k对疲劳裂纹扩展率的影响。研究结果表明,对于宏观裂纹范围内的疲劳裂纹扩展,参数k只要大于某个值就对疲劳裂纹扩展率无影响;而对于小裂纹阶段的疲劳裂纹扩展,参数k对疲劳裂纹扩展率的影响较明显,因此参数k的大小主要取决于小裂纹扩展数据。依据0.45w t%碳钢疲劳试验数据,相应参数k的建议值为6 000m-1。     

规则波对弹性支承水平板冲击压力的概率分析

通过模型试验研究了规则波对弹性支承水平板冲击压力峰值的概率分布。文中通过对不同组次的试验数据进行统计分析,首先给出了弹性支承与刚性支撑之间水平板波浪冲击压力历时曲线的各自特征;其次研究了弹性支承水平板波浪冲击压力峰值的超值概率分布及拟合曲线和参数;最后讨论了弹性支承刚度与威布尔分布三参数之间的关系。     

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。     

海洋核动力平台疲劳寿命评估

针对海洋核电平台,提出一种疲劳评估方法。考虑海洋核电平台的工作特性,工作状态时选取首向浪向不等概率分布的波浪载荷,拖航状态时选取全浪向等概率分布的波浪载荷,分别计算出两种波浪载荷下的疲劳损伤度,再根据两种状态下的时间分配系数得到总的损伤度。根据提出的疲劳评估方法,建立核电平台的有限元模型,选取危险疲劳节点进行细化处理,通过有限元分析得到应力传递函数以及疲劳损伤度,验证了评估方法的可靠性,确定了危险疲劳节点的位置,并为类似平台的疲劳问题提供参考。