基于雨流计数法的锚泊线疲劳强度评估

深海FPSO一般由多根锚泊线组成的系泊系统进行定位,为保证结构的安全性,开展锚泊线疲劳强度评估分析显得至关重要。本文采用改进的雨流计数法结合T-N曲线和Miner线性疲劳累计损伤理论对某FPSO锚泊线进行疲劳性能分析。针对锚泊线的疲劳损伤,分析其疲劳损伤的不利位置,从而为FPSO系泊系统的维护提供重要依据。     

基于改进四峰谷值雨流计数法的船舶疲劳强度评估

考虑到在船舶时域疲劳强度评估中,对应力时间历程进行统计,雨流计数法对结果准确度有重要影响,针对常规四峰谷值雨流计数法的缺陷,提出一种改进四峰谷值雨流计数原则,同时考虑到时域法进行全海况船舶疲劳评估的耗时性,以改进频域谱分析法为基础,结合改进四峰谷值雨流计数法对某三体船进行疲劳强度评估,结果表明,改进谱分析法的评估结果与真解差距较小,可满足于实际工程计算需求。     

基于雨流计数法的船体结构疲劳损伤评估方法研究

针对船舶在运营期间船体结构易受到疲劳等损伤,介绍一种改进型三峰谷值雨流计数法,在此基础上对船体结构疲劳损伤评估方法进行探讨,以期为船舶船体结构应力监测系统的构建提供理论支撑,进而为船舶提供早期危险报警和损伤评估,保证船体结构的安全性.通过算例分析验证了该雨流计数法的准确性以及高效性.     

基于雨流计数法及Corten-Dolan准则的轴承疲劳寿命预测

船舶轴承是船舶推进系统中的重要支撑部件,其稳定可靠的工作状态是推进轴系健康服役的重要保障。由于轴承的破坏形式主要为材料疲劳磨损引发的故障失效,故开展船舶轴承的疲劳磨损状态研究就显得尤为重要。本文针对轴承结构疲劳损伤问题,通过MATLAB软件实现雨流计数法原理的计算机语言编写,研究了四点雨流计数法对船舶轴承危险节点的动态应力分析应用,并提取出对应的循环应力载荷谱。考虑平均应力的影响,运用Gerber曲线对统计得到的循环载荷进行等寿命转化。最终利用轴承材料S-N曲线,结合Corten Dolan准则进行疲劳寿命预测计算,得出船舶轴承在相应外部循环载荷作用下的最终寿命。为轴承的设计和优化提供了理论参考依据,对船舶轴系运行管理具有重要的现实意义。     

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。     

关于锚泊线表观张力若干问题的分析

分析锚泊线表观张力的概念及其作用,为使问题简化,避开表观张力,采用锚泊线重量与侧面静水压力分别计算的方法,给出修正后的锚泊线微分方程,用数值方法直接解出实际张力.     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

  目的  常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。  方法  首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布,进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤;最后,将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比,计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。  结果  经计算,考虑砰击载荷后,疲劳损伤放大约40%。  结论  采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。     

索链组合锚泊线静力分析

建立悬链线方程,分析组合锚索链的受力及方程的解法,结合实例运用悬链线方程计算组合锚索链的状态参数,为实际工程中两种成分锚泊线的锚泊系统的初步设计和选型提供依据。     

基于雨流计数法的锚泊线与海床接触疲劳分析

悬链锚泊线与海床的接触过程应力状况复杂多变,对锚链的疲劳强度有显著的影响。文章通过建立有限元模型分析锚泊线与海床的接触过程,将应力时程作为外加载荷,基于雨流计数法得到与不同刚度海床模型接触的疲劳载荷谱,求得锚泊线在波浪长期作用下的累积损伤。结果表明,锚泊线疲劳寿命与海床土刚度呈负相关关系;在相同的海床模型下,离锚泊点位置越近,越易发生疲劳损害。     

锚泊线的动力分析

本文应用频率域方法,研究波频运动引起低频慢荡阻尼力问题中锚泊线所引起的力。锚泊线所引起的阻尼,在本质上与其和运动间的初相位角有关。该相位信息需从频域分析得出。本文应用摄动理论推导了到二阶的锚泊线张力响应函数。算例以及与相应的时域的结果比较,可以看出应用频域摄动分析的结果在假设适用范围内与时域得到的结果基本相符。     

基于剩余强度退化的FPSO系泊系统疲劳时变可靠性评估

针对FPSO系泊系统节点疲劳问题,形成一套较为完整的时变可靠性评估方法.通过对FPSO进行时域耦合分析获取构件应力时程,基于剩余强度退化、载荷-强度干涉理论建立时变可靠性评估模型,并引入一种新的海洋工程载荷概率分布评估方法,建立了多工况、风浪流联合作用下构件疲劳时变可靠性评估方法.并以内转塔式FPSO系泊系统为例,验证了该方法的实用性与可行性,为海洋工程结构的设计、测试和检修计划的制定提供依据.     

深水悬链复合锚泊线疲劳损伤计算

以某座Spar平台的锚泊系统为研究对象,首先利用三维绕射理论计算Spar平台主体波浪力,得到平台的总体运动响应时程。再建立复合锚泊线的二维非线性有限元动力分析模型,基于DelVecchio(1992)提出的经验公式,采用迭代的方法计算复合锚泊线的刚度。锚泊线和海床之间的接触作用基于刚性海床假定,基于Morrison公式计算锚泊线的惯性力和拖曳力荷载,根据计算得到的平台主体运动响应时程作为锚泊线顶端输入条件,在时域范围内进行复合锚泊线的动力分析。计算得到中国南海某海域各短期海况条件下复合锚泊线应力的时间历程曲线,采用雨流法对其计数得到对应于各短期海况条件下的疲劳载荷谱。最后根据Miner线性累积损伤模型,对复合锚泊线在长期海况条件下的疲劳损伤进行比较计算。     

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。     

基于疲劳强度的舰船甲板支撑结构设计方法

舰船甲板支撑结构在受到高强度的海水和载重的压力作用时,容易产生断裂,为了提高舰船甲板支撑结构的抗压强度,提出一种基于疲劳强度优化的舰船甲板支撑结构设计方法。构建舰船甲板支撑结构的疲劳应力分布和屈服响应模型,采用有限元分析方法进行舰船甲板支撑结构的断裂行为评估和抗压能力预测,构建舰船甲板的机械荷载力学方程,通过对方程的优化求解得到满足最大疲劳强度和承载能力的应力系数,以此指导舰船甲板支撑结构设计。仿真测试结果表明,采用该方法进行舰船甲板支撑结构设计能提高支撑结构的载荷,疲劳应力强度得到提升。     

基于改进谱分析法的船舶疲劳强度直接计算

针对目前船舶疲劳强度评估问题,频域谱分析法将应力范围服从Rayleigh窄带分布,造成结果偏保守.而时域法则计算时间过长,无法满足快速预估需求.本文以频域谱分析法为基础,提出一种适用于宽带随机过程的改进谱分析法,并以实船为算例进行计算分析.结果 表明,基于改进谱分析法的疲劳计算结果与精确解差距较小,可以提供一个相对可靠...     

基于优化思想的多成分系泊缆静力特性分析张火明

以一工作水深为320 m的转塔式浮式生产存储系统(FPSO)为例,研究了多成分系泊缆索静力特性计算方法.基本思路是,首先基于一维优化思想(本文选取黄金分割法和悬链线方程方法)计算出每种类型锚泊线的水平张力TH-水平跨距X曲线,以离散点的形式给出;然后依次给出上端系缆点水平移动距离,相应计算每根锚泊线新的水平跨距;再根据这些新的水平跨距在对应的TH-X曲线中插值求出此时的每根锚泊线水平张力,将其向X轴正方向投影,合成后即得上端系缆点移动后的系泊系统X方向水平恢复力.对垂直方向的恢复力和单根缆索张力计算的方法与此类似.相应计算结果与Dynfloat软件结果吻合得很好.本文方法简单直观,容易理解,并且省时,通常完成1次计算所需时间小于1 s,特别适合于需要多次迭代计算复杂系泊系统静力特性的等效水深截断系统优化设计.     

Cyclic behavior and strain energy-based fatigue damage analysis of mooring chains high strength steel

This study investigates the low-cycle fatigue behavior of mooring chains high-strength steel grade R4 under different strain amplitudes and strain ratios at room temperature. A fatigue test program has been carried out on small low cycle fatigue specimens cut from large mooring chains. The experimental results characterize the cyclic stress-strain relationship, the mean stress relaxation behavior, and the cyclic plasticity parameters of the material. Strain energy density is correlated with fatigue life through a simple power-law expression and very well represented by Basquin-Coffin-Mansion relationship. Further, a non-linear elastic-plastic material model is calibrated to the experimental stress-strain curves and used for the estimation of energy dissipation in the specimens under applied cyclic loads. The predicted fatigue life using the calibrated material parameters demonstrates a close agreement with the experimental fatigue life. Numerical simulations are carried out to analyze local plastic straining and assess crack initiation at the pit site of corroded mooring chains considering the multiaxial stress state. An energy-based approach is employed to estimate the number of cycles needed for a crack to initiate from an existing corrosion pit.     

多点系泊FPSO系泊结构局部强度研究

多点系泊是浮式生产储油船(FPSO)的一种特殊的系泊方式,适用于较好的海况环境.采用有限元分析方法,对多点系泊FPSO系泊结构的局部强度进行了研究.建立三维有限元模型,合理施加计算载荷,对导向装置和导链装置结构强度进行了计算,分析结构的应力状况,得出的结论对于设计类似结构具有一定的参考意义.     

基于Narx网络模型的系泊缆截断点运动计算

主动式截断混合模型试验技术是一种新兴的海洋工程试验技术,然而由于缆索运动具有较强的非线性特征,时域内系泊缆截断点处的运动往往需要采用数值方法进行迭代求解,运算量十分可观,成为实现主动式混合模型试验技术的障碍。文中提出一种基于Narx网络模型计算时域内缆索截断点处加速度方法,该方法较一般数值方法所需要的计算时间更少且能保证较好的计算精度。