船体结构极限强度的影响因素及敏感度分析

本文采用逐步破坏法对船体结构的极限强度进行分析研究，利用开发的计算程序对不同种类的船舶(包括散货船、单壳和双壳油船、集装箱船)的极限强度进行了计算。讨论了各主要影响因素对船体极限强度的影响，并就其对各因素的敏感度作了相应的分析。     

考虑中性轴偏转的碰撞损伤船体梁剩余极限强度分析

安全性一直是船舶设计建造及运营维护的首要目标。船舶碰撞作为船舶最常见事故之一,会显著削弱船体结构强度,甚至导致结构整体失效。因此,碰撞后的剩余极限强度计算对结构安全性尤为重要。文章基于《散货船和油船共同结构规范》,采用Visual Basic 6.0软件编写计算程序,实现了对极限/剩余承载力的计算,并对加载过程中的中性轴偏移规律作了简要分析。考虑到中性轴在加载过程中的偏转,通过改进计算分析程序,再次计算船体梁的剩余极限强度,并且讨论了中性轴偏转对船体梁剩余极限强度的影响,为船舶设计评估提供参考。     

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法，基于有限元的计算思想，将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构，然后利用船体梁在破损时的应力分布，精确计算了船体梁的极限强度，并对加筋板受压时可能出现的5种屈曲形式作了分析，给出了考虑这5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式；以某大型散货船为例，对船体的极限强度进行了评估，结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。     

基于船体极限强度和碰撞剩余强度的HCSR对比分析

2013版HCSR对极限强度和船体梁载荷计算的诸多安全系数和公式做出了新的修正。第五章船体梁强度新增加针对船体梁剩余强度的计算和校核。本文基于Smith法,根据2013版HCSR中船体梁载荷计算公式和极限强度计算流程的规定,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用Fortran程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76 000 t散货船为例,对完整船体的极限强度进行计算,对碰撞状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过对比ABS和DNV规范中的碰撞模型,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的校核公式更严格。     

三种船型结构的极限强度分析比较

理想化结构单元法(ISUM)是一种对大型结构物进行非线性分析的有效数值方法。本文采用Paik基于ISUM开发的用于解决大型结构极限强度问题的计算程序ALPS／ISUM，对油船、散货船和集装箱船进行了一系列的极限强度分析。从分析结果可知，这三种船舶的两个基本参数船长和载重量与极限强度值有着比较密切的关系。极限强度值随着这两个参数值的增加而增加。而且船长相同时，油船的极限强度最大，集装箱船的极限强度最小。对于大中型船舶，载重量与极限强度基本保持线性关系。油船和散货船极限强度的增长趋势基本相同。而集装箱船增长趋势明显大于油船和散货船。本文还计算了主要影响参数如屈服应力、杨氏模量、初始变形、焊接残余应力以及平均板厚等的变化对极限强度的影响，探讨了这三种船舶的总纵弯曲极限强度对这些参数的灵敏度，为船体结构的设计根供科举依据。     

破损散货船剩余极限强度的评估与分析

船体发生破损后.其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜.根据IACS共同规范(CSR),采用逐步破坏分析法计算船体梁在不同破损情况下的剩余极限强度,同时编制了计算程序.对1艘散货船在完整和不同破损状态下的船体结构安全性进行了系统评估,并得到了一些有意义的结论.     

基于完整船体极限强度和搁浅剩余强度的协调共同结构规范对比分析

文章基于Smith法,根据国际船级社协会发布的2013版协调共同结构规范(HCSR)中破损模型、失效模式和载荷模型,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用FORTRAN程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76000吨散货船为算例,对完整船体的极限强度进行计算,对搁浅状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过在中拱和中垂工况下与其他规范的对比验证,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的安全系数要求更高,校核更严格。     

基于CSR的散货船极限强度分析

基于CSR共同规范提出的逐步破坏分析法,自编船体梁极限强度计算软件,对多艘各种类型结构船舶进行计算,得到与多位学者相近的结果。与用有限元程序Patran建模、MSC／Marc计算优选散货船得出结果也有很好的近似。计算结果表明,CSR的方法有较高的精确度。     

基于IACS共同规范的油船极限强度及敏感性分析

基于IACS共同规范研制了双壳油船总纵极限强度的计算程序,计算了一个箱形梁模型和两条油船的总纵极限强度,计算结果表明本文研制开发的计算程序是正确可靠的,可供油船船体结构设计参考和使用。本文还对影响船体梁极限强度的参数进行了敏感性的简要探讨,得出有用的结论。     

船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法

本文基于Smith方法,应用梁-柱理论、理想弹塑性假设、平截面假设和塑性铰理论建立了加筋板单元的应力-应变关系曲线,导出了船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法并编制成FORTRAN计算程序.应用作者导出的简化逐步破坏分析方法分析计算了Reckling 23号模型总纵极限强度.计算结果表明,本文导出的简化逐步破坏分析方法和计算程序正确可靠,可供船体结构设计和使用.本文还对船体结构总纵极限强度的影响因素进行了分析,其中包括加筋板单元的载荷-缩短行为、横向压力、材料屈服强度和腐蚀等.     

散货船碰撞损伤后的剪切极限强度

船体梁受到碰撞损伤后,必须有足够的剩余强度用以抵抗最大外弯矩,同时还需能够承受最大剪力.在众多类型的船舶中,散货船是一种抗剪能力较差的船型.对于其碰撞损伤后纵向剩余极限弯矩的研究已有较多的文献[2-7],而对于碰撞损伤后的剪切极限强度的研究目前还比较少.针对这一现状,本文的主要目的在于分析讨论散货船受到碰撞损伤后的极限承剪能力;分析结构几何尺寸,碰撞损伤形状以及边界条件等各种因素对碰撞破损船体抗剪能力的影响.为了方便起见,文中也给出了相应的回归经验公式.本文同时还推导了一个船体梁碰撞损伤后的初始屈服剪力计算公式.最后,本文以一艘散货船为例,计算分析其碰撞损伤后的抗剪能力,从中得出一些有益的结论.     

船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性

在疲劳和腐蚀作用下，船体梁舯剖面模数折减，导致极限承载能力下降，在此基础上进行可靠性分析。文中腐蚀率是一个有常数平均值的随机变量，疲劳裂纹根据Paris公式计算，当静水弯矩和波浪弯矩的组合值超过船体梁极限承载能力时，发生船体梁失效。以一艘散货船为例，计算其可靠性随时间的变化。计算结果可为船东和船级社评估船舶营运期间疲劳和腐蚀对船舶可靠性的影响提供参考。     

材料低温脆性对LNG船剩余极限强度的影响

薄膜型LNG船在严重搁浅事故下存在破舱泄漏的可能,泄漏导致的低温会使船体结构发生脆性破坏。通过运用PCL语言对有限元软件Patran进行二次开发,自动迭代求解破舱后的结构温度场;结合船用钢低温下的材料特性,得出泄漏情况下的脆性影响范围;基于非线性有限元软件ABAQUS,假定脆性影响下的结构失去承载能力,计算了LNG船的剩余极限强度,通过与不考虑材料脆性下的结果进行对比,结果表明低温脆性对LNG船搁浅破舱情况下剩余极限强度有较大的减弱作用。     

破损船体非对称弯曲极限强度分析及可靠性评估

在船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜。本文首先对破损船体非对称弯曲进行了弹性和塑性分析,在此基础上假设了破损船体发生整体破坏时的剖面应力分布,给出了破损船体非对称弯曲极限强度分析方法,并采用了比较精细的方法计算加筋板格的屈曲极限强度。以箱型梁模型和超大型油船为例,将本文的计算结果与试验、ＩＳＵＭ法及解析公式的结果进行了比较。基于破损船体极限强度,结合重要性样本法,对６５,００     

Ultimate strength analysis of a bulk carrier hull girder under alternate hold loading condition,Part 2: Stress distribution in the double bottom and simplified approaches

This is the second of two companion papers dealing with nonlinear finite element modelling and ultimate strength analysis of the hull girder of a bulk carrier under Alternate Hold Loading (AHL) condition. The methodology for nonlinear finite element modelling as well as the ultimate strength results from the nonlinear FE analyses was discussed in the companion paper (Part 1). The purpose of the present paper is to use the FE results to contribute towards developing simplified methods applicable to practical design of ship hulls under combined global and local loads. An important issue is the significant double bottom bending in the empty hold in AHL due to combined global hull girder bending moment and local loads. Therefore, the stress distributions in the double bottom area at different load levels i.e. rule load level and ultimate failure load level are presented in detail. The implication of different design pressures obtained by different rules (CSR-BC rules and DNV rules) on the stress distribution is investigated. Both (partially) heavy cargo AHL and fully loaded cargo AHL are considered. Factors of influence of double bottom bending such as initial imperfections, local loads, stress distribution and failure modes on the hull girder strength are discussed. Simplified procedures for determination of the hull girder strength for bulk carriers under AHL conditions are also discussed in light of the FE analyses.     

LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究

液化天然气(LNG)船的船体极限强度是衡量其安全性及环境适应性的重要指标。LNG船在受到撞击损伤后的安全性,不仅取决于船体结构的剩余极限强度,还取决于其围护系统中的绝缘箱能否在船体损伤状态下承受结构变形所引起的应力载荷。利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现在船体达到极限强度状态之前,液舱围护系统不会失效。     

点蚀损耗对船体梁极限强度的影响（英文）

The paper focuses on the assessment of the hull girder ultimate strength,combined with random pitting corrosion wastage,by the incremental-iterative method.After a brief review about the state of art,the local ultimate strength of pitted platings under uniaxial compression is preliminarily outlined and subsequently a closed-form design formula is endorsed in the Rule incremental-iterative method,to account for pitting corrosion wastage in the hull girder ultimate strength check.The ISSC bulk carrier is assumed as reference ship in a benchmark study,devoted to test the effectiveness of the incremental-iterative method,by a comparative analysis with a set of FE simulations,performed by Ansys Mechanical APDL.Four reference cases,with different locations of pitting corrosion wastage,are investigated focusing on nine combinations of pitting and corrosion intensity degrees.Finally,a comparative analysis between the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,and the relevant values,complying with the Rule net scantling approach,is performed.Based on current results,the modified incremental-iterative method allows efficiently assessing the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,so revealing useful both in the design process of new vessels and in the structural health monitoring of aged ships.     

Ultimate hull girder strength of a bulk carrier under combined global and local loads in the hogging and alternate hold loading condition using nonlinear finite element analysis

For bulk carriers in hogging, the most critical situation is the alternate hold loading (AHL) condition with odd numbered holds loaded with high density cargoes and even numbered holds empty. The effect of the local lateral pressure loads should be considered in the assessment of ultimate hull girder strength in the hogging and AHL conditions. In the present paper the ultimate strength of a Capesize bulk carrier hull girder under combined global and local loads in the hogging and AHL condition is extensively and systematically investigated using nonlinear finite element (FE) analysis with ABAQUS software. Since the bulk carrier used as a reference vessel in this study is an old design we also studied the effect of modified scantlings by multiplying the plate thickness in the bottom structure by a design modification factor (DMF). In particular, it should be noted that a DMF of 1.4 gives a design in accordance with the new CSR rules. Based on the results obtained by nonlinear FE analyses, a practical interaction equation is established between global hogging bending capacity and average external sea pressure over the bottom.