一种造船用未来型新材料——SPS材料简介

介绍了SPS材料的由来,强调了SPS材料的优越性,主要表现在强度提高、成本更低、修船方便、阻隔振动、防火性好、安全环保这几个方面,同时介绍了SPS材料的应用现状。可以预计,SPS材料作为一种新颖的钢/塑复合材料,将在造船领域得到广泛的应用。     

基于SPS的船体耐撞结构设计研究

夹层板系统（SPS）具有优良的力学性能,因此被广泛地应用于船舶修造过程。因其夹芯层具有良好的缓冲作用,所以可以用作耐撞结构以提高舰船的碰撞性能。文章基于大型商业有限元分析软件ABAQUS,分析了SPS舷侧结构的碰撞性能,重点讨论了损伤变形、碰撞力和能量吸收等碰撞参数,并与传统舷侧结构的碰撞性能进行比较。研究表明：SPS舷侧结构较传统舷侧结构在总质量相当的情况下,极限撞深提高且在极限撞深时吸能也提高较多,表现出了优越的耐撞性能。     

SPS复合加筋板后屈曲失效过程分析

SPS夹层结构因其比强度高、比刚度好、减振降噪、可设计性强等优点,在船舶领域得到广泛关注。本文采用非线性Ansys有限元方法,通过失效判据和刚度退化准则的二次开发,对SPS复合加筋板结构进行后屈曲渐进失效过程研究,重点分析了结构的动态后屈曲失效模式、损伤扩展路径和极限强度,并开展了SPS复合结构动态后屈曲影响因素研究。通过与钢制结构的后屈曲渐进失效过程对比,进一步验证了SPS复合结构在稳定性方面的优势。研究结果为提高SPS复合结构在船舶应用中的安全性和经济性提供依据。     

基于Box-Behnken响应面法的SPS烟囱结构设计优化

为实现舰船轻量化设计,且具备更优良的力学性能,采用钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)结构替代传统钢制加筋板,形成新型烟囱结构设计方案,并基于Box-Behnken响应面法开展SPS烟囱结构的优化。以烟囱结构位移和等效应力作为优化目标,结构尺寸和总重量为约束条件,建立优化模型,得到优化后的SPS烟囱结构设计方案,并采用有限元法,对优化前后的方案进行仿真计算;对优化目标进行分析对比,验证了优化结果的有效性和准确性。结果表明,优化后适用的SPS烟囱结构,在减重13.16%的情况下,位移减小19.50%,应力降低31.96%,说明采用响应面法对SPS烟囱实现多目标优化可行,且优化效果明显。     

基于响应面法的SPS舱口盖结构多目标优化

本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案.对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性.对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28％的情况下,变形减少了36.7％,应力降低了30.5％;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显.     

海上油田作业人员并入SPS规则中特殊人员的可行性分析

本文分析了目前以倒班功能为主的海洋石油支持船舶在运送海上作业人员的现状和存在的问题,梳理了《特殊用途船舶安全规则》中对特种用途船舶和特殊人员的定义及要求,从公约规范要求、倒班船舶与海上油田作业人员的载运能力分析和实际操作三个层面对海上油田作业人员并入《特殊用途船舶安全规则》中特殊人员进行可行性分析。建议将倒班船舶运送的海上作业人员按照特殊人员对待,解决目前海上油田倒班压力严重的突出问题,保障海上油气开采的安全合理高效运行。     

FPSO典型焊接节点残余应力试验研究

高强度钢材料对焊接残余应力非常敏感,严重影响FPSO的安全可靠性,因此有必要对FPSO典型焊接节点的残余应力进行分析研究.文中选取能代表FPSO典型焊接结构形式的一种焊接节点进行试验研究,采用X射线无损检测法,对典型焊接节点的残余应力进行试验测量.根据试验测量结果,分析了FPSO典型焊接节点的残余应力分布规律.     

FPSO单点系泊输油旋转器的修复

文章阐述了浮式生产储油卸油轮（FPSO）的单点系泊装置的维修过程中所需解决的技术难题,主要包括焊接试验及焊接过程中和焊后的保温处理,为同类企业修复大型海洋工程重要部件提供了范例.     

FPSO立管平台支撑焊接裂纹修复

对浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)立管平台支撑焊接裂纹产生的原因进行分析,是由预热不足、装配时产生的拘束应力及焊后没有消氢处理所致.针对现场实际情况,从缺陷清除、焊材选择、预热、焊接中断、焊后消氢处理等方面阐述修复措施,成功地对裂纹进行...     

基于多种失效模式SPS复合钢板替换船用钢板的优化设计

在SPS复合钢板的设计中获取不同的失效模式。以减重为目标,应用序列二次规划法对SPS复合钢板进行等效船用钢板的优化设计,同时对SPS复合钢板进行多目标优化,应用层次分析法定各目标的权重。在这两种优化方法的基础上,对船用钢板与SPS复合钢板进行了屈曲、弯曲对比数值分析,同时将结果与理论计算结果对比分析。结果表明,SPS复合钢板重量能够减轻37%以上,刚度增加两倍多,但厚度增加70%。     

FPSO模块支墩焊接接头低温CTOD韧度试验研究

模块支墩是海上浮式生产储油船(FPSO)中连接上部模块与主甲板的关键结构,必须有效保证其焊接接头的韧度以防裂防断。按照国际通用规范BS7448和DNV-OS-C401的要求,对我国渤海PL19-3油田300ktFPSO的模块支墩焊缝和熔合区进行了低温(-18℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)的试验研究。试验研究结果表明:按拟用焊接工艺所焊接的模块支墩焊接接头,其焊缝和熔合区的CTOD试验值都能满足国际通用规范DNV-OS-C401规定的要求(不小于0.15mm),因此,可以确认,该焊接工艺可应用于模块支墩的焊接施工,并且焊后的模块支墩可以免除退火处理。     

FPSO总装的门式起重机吊装方案

以南海某浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）为例,介绍FPSO上部生产模块和门式起重机的特点,进行吊装模拟与结构设计,确定吊装方案。该方案可大幅节约采办费用与项目周期,对项目的成本控制起到积极作用。     

FPSO上部模块海运绑扎加固方案

为研究浮式生产储油卸油装置（FPSO）上部模块海运绑扎与加固,以某FPSO的上部模块海运绑扎设计为研究对象,根据模块结构的布置形式,设计模块的海运绑扎方案。基于新版《海事作业和海事担保标准》及有限元理论,计算得到货物重心处的加速度值并提取模块绑扎构件的支反力,依此验证绑扎设计安全性和可靠性。该方案可为同类产品海运绑扎加固设计提供参考。     

基于热点应力的FPSO焊接结构疲劳问题研究

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度问题受到了人们的极大关注.热点应力法应用的关键在于给出合适的热点应力值.本文通过有限元数值计算的对比分析,指出热点应力可以通过距离热点0.5t和1.5t的参考点应力值进行线性外推而得到.文中选取FPSO某一局部结构,采用有限元数值计算,利用热点应力方法推导结构的疲劳寿命,并和全尺度疲劳试验结果进行对比,两者符合得较好.     

小型多边形FPSO两点外输方案分析

针对多边形FPSO没有风标效应的问题,提出该类型FPSO货物传输的两点外输方案,通过动力定位(DP)油船、Hiload卸载方式及常规油船外输方式比较,确定采用常规油船方案,针对双外输点可提高作业窗口、首侧推可增加作业灵活性、首部接油可缩短软管长度和作业风险、尾部拖船可确保作业安全距离的分析论证,以及两点外输与传统外输对...     

FPSO节点焊趾处的裂纹修理形状研究

对焊缝处出现的裂纹进行修理以阻止其进一步扩展,能够有效地延长FPSO焊接结构的疲劳寿命.考虑到应力集中而造成的疲劳寿命的降低,要谨慎选取修理时所采用的形状和尺寸,避免在修理后产生的表面缺陷处出现过高的应力集中.文中旨在进行三维T型焊接节点焊趾处的裂纹修理分析,为了选取合理的修理切口,首先对不同几何形状和尺寸的二维焊接修理切口,如抛物线型和椭圆型等,进行了应力集中系数的计算,并与相类似尺寸的U型切口的计算结果进行了比较.结果表明,当切口的表面半宽长于其深度时,椭圆型的裂纹修理切口具有更低的应力集中系数.随后,选择应力集中较小的椭圆型和U型切口焊接修理形状,并采用更加精确的三维有限元分析方法进行分析,给出了通过打磨等修理方式消除裂纹后得到的三维表面缺陷的应力集中系数,为工程上焊趾处裂纹的修理提供决策依据.