基于谱分析法的大型集装箱船疲劳强度评估

本文采用谱分析法对船舶进行疲劳强度评估,论述了谱分析法的基本原理.以1艘大型集装箱船为例,利用MSC.Patran软件进行全船有限元建模,采用三维线性势流软件Compass-Walcs进行波浪载荷计算,通过PCL语言完成波浪载荷及舱室惯性力的自动加载,结合S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对大型集装箱船的典型部位进行疲劳强度评估.     

基于谱分析法的大型集装箱船疲劳强度评估

本文采用谱分析法对船舶进行疲劳强度评估,论述了谱分析法的基本原理。以1艘大型集装箱船为例,利用MSC.Patran软件进行全船有限元建模,采用三维线性势流软件Compass-Walcs进行波浪载荷计算,通过PCL语言完成波浪载荷及舱室惯性力的自动加载,结合S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对大型集装箱船的典型部位进行疲劳强度评估。     

波激颤振对超大型集装箱船疲劳强度影响评估

随着全球航运规模的进一步扩大,集装箱船的大型化发展成为必然趋势,超大型集装箱船的船型特点导致船体结构遭受更严重的波激振动和砰击颤振作用,对船体结构疲劳强度产生较大影响.根据中国船级社规范和相关要求,基于三维线性/非线性水弹性理论,采用专用的三维水弹性计算软件,对一型超大型集装箱船开展波激振动和砰击颤振下船体结构疲劳强度直接计算评估和影响分析.分析结果表明,相关计算流程、算例和结论可为其他大型船舶在波激振动和砰击颤振下船体结构疲劳强度评估提供参考.     

弹振对超大型集装箱船疲劳强度的影响

超大型集装箱船在波浪激励下产生的弹振响应使得其疲劳强度问题十分突出。基于三维水弹性理论,结合有限元分析方法计算分析目标船典型节点的应力响应特性。采用双峰谱密度函数的疲劳损伤谱分析理论评估目标船的疲劳强度,通过与刚体理论下的计算结果相对比来分析弹振对目标船的影响。研究结果表明,相比于刚体理论计算结果,考虑弹振效应时目标船的疲劳寿命会极大地降低,甚至可达50%以上。     

超大型集装箱船纵骨屈服强度和疲劳强度的计算与分析

纵骨的屈服强度和疲劳强度对于集装箱船十分重要,在设计建造阶段准确有效地评估连接处的屈服强度和疲劳强度具有重要意义。文章基于梁系理论和S-N曲线法,根据德国船级社(GL)和法国船级社(BV)的船体结构规范,对超大型集装箱船纵骨与主要支撑构件连接处的屈服强度和疲劳强度进行校核,将结果进行比较和分析,并提出合理化建议。     

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。     

基于等效设计波的船体结构疲劳强度许用应力法

文章总结了中国船级社疲劳强度评估方法中的许用应力范围方法.该方法用10种主要载荷控制参数下的等效设计波作为基本的计算载荷工况,通过基本计算载荷工况进行组合后求解疲劳应力范围.推导了疲劳许用应力范围计算公式和不同概率水平下疲劳应力的转换关系.对不同S-N曲线形式的许用应力范围进行了讨论,给出了中国船级社疲劳强度许用应力范围表格.用实例进行了验证.     

基于疲劳强度的超大型集装船角隅优化设计

对于集装箱船而言,货舱角隅处一般存在结构形式的突变,在船体梁发生弯曲、扭转变形时,角隅承受着较大的弯曲正应力及翘曲应力,存在较严重的疲劳问题。本文以MARIC设计的某20000 TEU级超大型集装箱船为例,介绍了货舱内20 ft角隅、箱角角隅及舱口角隅的优化设计思路,通过有限元方法验证了优化方案的有效性。     

船舶疲劳强度评估等效设计波法研究

在现有船舶疲劳强度评估设计波法基础上,对设计波的选取和应力范围的计算部分进行改进。提出一种更能全面考虑船舶载荷状态的设计波选取方法,同时定义一种更为准确的应力范围选取方法。以1艘散货船为例,根据筛选的设计波,进行疲劳损伤的计算,比较本文提出的改进的设计波法和原有谱分析法得到的疲劳寿命值,验证本文提出方法的可行性和优越性。     

基于设计波法的FLNG整船强度评估

本文采用基于设计波法的直接计算法对270 000m3的浮式液化天然气船FLNG进行整船结构强度评估.根据FLNG具体的结构形式和数值分析的最终目的将该装置的实际结构简化,选用适当类型的单元对该装置的结构进行离散而得到FLNG的整船有限元模型.基于三维势流理论并利用中国南海波浪散布图对FLNG进行水动力分析,得到了FLNG在典型装载工况下的波浪压力分布及设计波参数.通过把FLNG承受的波浪压力、惯性力、静水压力与重力等载荷分布到有限元模型上,得到FLNG在典型装载工况下全船的应力水平、应力分布和变形情况.该数值分析结果可在FLNG的初级设计阶段为船体结构强度分析提供有效分析依据,并为FLNG上部模块的设计开发提供船体变形参考.     

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。     

Ocean wave spectrum estimation using measured vessel motions from an in-service container ship

This article is about the use of measured wave-induced vessel motions for estimation of ocean wave spectra by application of the wave buoy analogy. In the study, data from a larger, in-service container ship is considered. The estimation of wave spectra, equivalently sea state parameters, is based on measurements from, respectively, a gyro and two accelerometers leading to the simultaneous use of the pitching motion together with the horizontal and vertical accelerations in a position close to the forward perpendicular. The study of in-service data leads to contemplations about the vessel's advance speed, as the possible existence of sea current means that speed-over-ground (SOG) and speed-through-water (STW) will be different. The article discusses aspects related to advance speed in the context of the wave buoy analogy, and a smaller sensitivity study is conducted. Preceding to the sensitivity study, a comparison is made between sea state estimates by the wave buoy analogy and estimates obtained from a hindcast study. The article shows an acceptable agreement between the two sets of estimates. Following, the main conclusion from the sensitivity study on advance speed is that errors and uncertainties in the speed log have an effect on the estimates of the wave buoy analogy. In fact, the effect can be severe if reliable STW measurements are not available. In the final part, the article includes a few discussions about (non)stationary conditions in the context of the wave buoy analogy, and, although the effect on results is not necessarily detrimental, care must be shown when the wave buoy analogy is applied during in-service conditions.     

基于设计波法的FLNG整船强度评估

本文采用基于设计波法的直接计算法对270 000 m3的浮式液化天然气船FLNG进行整船结构强度评估。根据FLNG具体的结构形式和数值分析的最终目的将该装置的实际结构简化,选用适当类型的单元对该装置的结构进行离散而得到FLNG的整船有限元模型。基于三维势流理论并利用中国南海波浪散布图对FLNG进行水动力分析,得到了FLNG在典型装载工况下的波浪压力分布及设计波参数。通过把FLNG承受的波浪压力、惯性力、静水压力与重力等载荷分布到有限元模型上,得到FLNG在典型装载工况下全船的应力水平、应力分布和变形情况。该数值分析结果可在FLNG的初级设计阶段为船体结构强度分析提供有效分析依据,并为FLNG上部模块的设计开发提供船体变形参考。     

Estimation of directional wave spectra and hull structural responses based on measured hull data on 14,000 TEU large container ships

To ensure hull structural strength of container ships in association with their increase in size, it is very important to grasp the hull stress histories all over the hull structure in actual sea state. However, ordinary hull stress monitoring systems are insufficient for this purpose because of the small number of stress sensors actually practicable. Therefore, in this paper, we discuss an approach to reproduce the hull stress responses which are not measured based on the estimated wave spectrum from the limited measurement data. To achieve this, we introduce a new model to estimate directional wave spectra based on measured ship stress responses and ship response functions, and further we estimate other ship responses using the model. To model an arbitrarily shaped directional wave distribution, the 360° direction is discretized into 36 directions of 10-degree intervals instead of using a directional distribution function, and in each direction, the wave spectrum is represented using the Ochi (3P) spectrum with three parameters (average wave period, significant wave height, and kurtosis). The authors discuss the evaluation results based on two stress response combinations, and a comparison is made between the sea state estimates made by the proposed method and the ocean wave hindcast database (JWA). Furthermore, by comparing the significant values and the spectra of the measured response of the ship with the estimated response based on both the estimated sea state by the proposed method and the hindcast sea state, the accuracies of the proposed method and the hindcast method are discussed in terms of ship stress estimation at non-instrumented locations.     

基于 PCL 的集装箱船屈服强度校核工具开发

为了保障集装箱船船体结构的安全,在设计阶段常常需要根据规范要求进行直接分析并进行整体和局部强度的校核。由于船舶运行的载荷和必须考虑的工况复杂,同时各种工况下船体结构不同部位和不同构件的校核许用水平不一,无法直接借助通用软件的后处理功能直观判断构件是否满足要求。本文基于 PCL 语言,针对中国船级社集装箱船屈服强度校核要求,经过二次开发实现了许用应力以及衡准值的自动计算,并通过云图、三色图以及报告直观输出校核结果,该工具有助于对设计结果的快速反馈。     

基于PCL的集装箱船屈服强度校核工具开发

为了保障集装箱船船体结构的安全,在设计阶段常常需要根据规范要求进行直接分析并进行整体和局部强度的校核。由于船舶运行的载荷和必须考虑的工况复杂,同时各种工况下船体结构不同部位和不同构件的校核许用水平不一,无法直接借助通用软件的后处理功能直观判断构件是否满足要求。本文基于PCL语言,针对中国船级社集装箱船屈服强度校核要求,经过二次开发实现了许用应力以及衡准值的自动计算,并通过云图、三色图以及报告直观输出校核结果,该工具有助于对设计结果的快速反馈。