基于船体变形数值仿真的FPSO管道应力分析

为区别于传统经验公式计算管道应力的方法,采用有限元方法计算浮式生产储卸油装置（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）船体变形,提取具体管道支架的位移值,并利用CAESAR Ⅱ软件进行管道应力计算。有限元预报得到的管道应力更加准确,而经验公式得到偏保守的结果。建议在对FPSO管道进行初步设计时可采用经验公式方法,在进行详细设计和局部管道应力校核时可采用数值仿真方法。     

基于AutoPipe的清管器收发球筒分析

根据规范ASME 31.4中对压力管道的要求,利用管道应力分析软件AutoPipe建立了清管球收发筒的模型,并对其进行了较为细致全面的应力分析,得到收发筒在试压工况下的一次应力分析、二次应力分析结果,并找出了应力关键点,校核了收发筒的强度。结果表明,在内压较高的情况下,内压是产生一次应力的主要因素,而温度和收发筒自重则对应力影响较小。分析结果对实际工程中相关管道的应力分析有一定的借鉴意义。     

船用LNG储罐与管道应力计算

船用LNG储罐和管道因传输特殊性质的LNG介质,储罐和管道必须满足相关的强度要求。因此,对储罐和管道应力计算十分必要。储罐的外罐体直接与管道相连接,外罐在管道接口处的变形,对LNG管道应力值和分布有很大影响。文本运用有限元方法,对某型船用LNG储罐和管道分别进行建模分析,将外罐体管道接口处的应变作为管道位移载荷,对管道一次应力和二次应力校核,探索船用LNG储罐和管道应力分析方法,为储罐和管道设计提供理论依据。     

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气（Liquefied Natural Gas,LNG）船的结构设计为例,开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态,基于美国船级社（American Bureau of Shipping,ABS）全船强度直接计算指南,采用ABS-DLA/SFA系列软件,用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果,针对每种装载状态计算15个设计波参数组,求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布,继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析,并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求,基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数,通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命,完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。     

大型LNG船玻璃钢压载水管道应力校核方法

玻璃钢管作为大型液化天然气(LNG)船压载水管道,在其应用过程中易出现部分管道破裂以及管道支架损坏的问题,针对该问题,以某大型LNG船为例,采用管道应力分析软件CAESARII建立压载水系统玻璃钢管道有限元模型。根据实际建造营运方式,考虑船舶运动加速度、船体变形、温度和压力等载荷,确定能覆盖所有建造运营条件的载荷工况。采用ISO 14692标准作为大型LNG船玻璃钢压载水管应力校核设计的标准,分析压载水管道的应力水平以及作用在管道支架上的负荷,对应力超标处的管道进行优化布置,对承受大负荷的管道支架进行结构加强设计。实船应用结果表明,该方法的应用效果良好,可推广到其他类型船舶的玻璃钢压载水管道系统的设计中。     

水下分离器管道应力分析

为了提高深水油气田的采收率,延长油气田的开发寿命,水下分离系统的研究已经成为热点,且在北海油气田项目中已经成功地应用。水下分离系统的核心是水下分离器,分离器的正常运行对于水下分离系统的安全性和可靠性具有十分重要的意义。水下分离器管道的应力分析不同于普通的平台工艺管道的分析。介绍了管道应力的基本知识,讨论了水下分离器管道应力分析的特点,校核规范的选取,以及与平台工艺管线分析方法的区别,并且应用CAESAR-Ⅱ管道应力分析软件,通过实例阐述水下分离器管道应力分析的方法和流程。     

FPSO消防水环路系统应力分析

为提高消防水环路系统的安全性和可靠性,以某改装浮式生产储油卸油船（Floating Production Storage and Offloading,FPSO）项目为例,对消防水环路系统的各种载荷进行介绍。基于CAESARⅡ软件对消防水环路系统进行应力分析,以校核系统的安全性。研究成果可为FPSO消防水环路系统的设计提供一定参考。     

通用型FPSO压载水管路系统模态分析及优化

通用型FPSO的压载水系统作为调整整船航行状态的重要系统,通过对其管路应力、泵口、法兰等的校核优化,系统的安全性能已经得到极大提高,但是要想使其安全性能最大化,还需要对该系统进行适当的动力分析。当整个系统运行时,管道系统会受到其他管道设备等的影响产生振动,当管道固有频率与其激振频率接近时会发生共振,造成管段的损坏。运用Caesar II软件,主要对通用型FPSO压载水管道进行模态分析,探究在动载荷作用下管道的振动情况,并对不合理部位进行优化,使得压载水系统安全性能再次得到提升。     

化学品船不锈钢舱热应力分析

以不锈钢舱化学品船的货舱区域平行舯体为模型来计算温差应力,并用于整个货舱区域。计算得出的温度载荷反映了航行和停？白状态下的满载和部分装载状态;将温差应力与静水弯曲应力、波浪弯曲应力以及液货和海水产生的静应力和动应力进行合成,最终结果对照许用应力,对全船和局部弯曲强度进行校核;同时研究了由于温差应力的存在对桁材轴向弯曲和剪应力、失稳强度、焊接（型式和尺寸）、开VI（形状,位置,局部加强等）的影响。     

海底管道JCOE成形引起的残余变形及其对压溃承载能力的影响

大口径海底管道在安装与服役过程中承受巨大的海水压力,易发生压溃失效,管道的这种压溃承载能力受管道制造过程引入的局部几何偏差和残余应力的影响。本文基于塑性理论与数值仿真方法,建立大口径海底管道“预弯-成形-扩径”一体化分析模型,研究JCOE线管制造工艺引起的管道残余应力、残余变形和成形力等关键力学参数及其变化规律。并基于RIKS方法,对成形后海底管道的压溃承载能力进行分析,研究不同制造工艺参数对结构压溃承载能力的影响。研究结果表明,管道JCOE成形过程会引起管道残余应力和残余变形,扩径可以缓解成形过程造成的应力集中和残余变形,提升管道的压溃承载能力。     

基于AutoPIPE的海底悬空管线挖沟埋设应力分析

基于AutoPIPE软件考虑管土作用机制,以施加密集V-stop模拟海床,并通过改变V-stop位置模拟挖沟过程,悬空管道在治理过程中的应力表明,一次挖沟成型与多次挖沟成型之后的管道应力相同,但多次挖沟成型过程中的应力峰值明显低于一次挖沟成型,而避免了悬空管道在挖沟过程中可能发生的屈服破坏;海底悬空管道挖沟埋设过程中随着挖沟深度和管道温差的增加,管道应力、屈服位移呈现增大趋势。     

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。     

海底管道在位强度分析

海底管道是海上油气田生产设施的重要组成部分，是保证油气田正常运转的生命线。海底管道在位强度分析对研究其破坏机理及进行安全评估非常重要。基于DNV2000海底管道设计规范和相关文献，根据波浪流等环境参数、管道参数和海床土壤参数之间的关系，并结合相关理论知识，着重阐述了管道在位强度分析的计算原理。最后通过工程实例计算，完成了海底管道结构的在位强度分析及极限状态校核。     

蒸汽管道液压试验问题的探讨

本文对工程中工业金属管道进行液压试验时所遇到的问题进行了讨论分析,以蒸汽管道为例,结合工程算例,论述了试验压力需要温度修正的条件,分析了修正后的试验压力在试验温度下产生的应力校核计算与钢管壁厚规格的选择问题。以期为工程设计实践提供借鉴。     

导管架平台强度分析

采用有限元分析软件MSC.PATRAN/NASTRAN,对渤西QK18-2导管架平台建立整体结构计算分析有限元模型.根据美国石油协会API（American Petroleum Institute）规范分析确定了平台的环境荷载并进行了荷载组合,确定结构计算分析的主要工况,计算了典型工况下的整体结构应力;并通过对平台整体结构应力状态的分析,找出平台应力幅值较大的管节点进行了强度校核,为导管架平台的结构设计提供了分析方法.     

瞬时大流量高压蒸汽管道的设计

文章介绍了一种瞬时大流量高压蒸汽管道在三种工况下的应力数学表达式及计算方法,并阐述了基于应力计算的管道结构设计,支吊架和液压阻尼器的选择。     

基于CSR的散货船主要支撑构件设计分析

基于散货船共同结构规范（CSRBC）的、船长小于150m的散货船,其主要支撑构件（PSM）按CSRBC计算要求的板厚偏大。考虑到CSRBC允许“对于船长小于150m船舶的主要支撑构件的强度校核可通过船级社认可的直接计算强度评估来进行”,该文采用了CCS的直接计算分析软件,以23000dwt散货船为实例,按照其主要支撑构件的实际设计尺寸,对其进行了强度校核,结果表明完全满足衡准要求。因此,这种方法可以作为基于CSR的该类散货船主要支撑构件强度校核的补充。     

船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准

本文给出了船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准的一般形式，以及当应力范围服从Weibull分布时用一生中一遇最大应力范围表示的衡准形式。对有关影响因素及设计应力范围计算作了简要的讨论，并着重研究了集装箱船的疲劳强度校核问题，给出了例题。     

CAE技术在LNG船结构设计中的应用

本文以147,000m^3LNG船为对象,介绍了应用ABS船级社的SAFEHULL计算软件以及ANSYS计算软件,进行舱段有限元和全船有限元强度计算的过程,以及对该船进行40年疲劳寿命的疲劳强度校核的过程。根据计算结果,得出船体结构的应力分布和变形,对船体结构进行优化和加强,保证船体结构和货物围护系统（薄膜）的应力水平满足规范要求和专利公司（GTT）的相关规定。