考虑点腐蚀影响的船体板疲劳寿命评估

针对疲劳现象对点腐蚀极为敏感的问题,基于点腐蚀蚀坑处的应力集中系数,计算了含点腐蚀船体板单元的疲劳寿命。结果发现:对于半球形蚀坑,蚀坑处应力集中系数随蚀坑深度的增加而增大,两者基本上呈线性关系;当蚀坑深度为0,即无点腐蚀时,累积损伤度约为1,结构的疲劳寿命约等于设计寿命,这与客观事实是相符的,验证了基于应力集中系数计算结构疲劳寿命的合理性;当蚀坑深度仅为0. 2倍板厚时,含2种蚀坑的板单元疲劳寿命迅速减小到原寿命的47%、9%和23%;当蚀坑深度达到板厚时,板单元被蚀穿。这一结果说明结构的疲劳寿命随蚀坑深度的增大急剧减小,结构的疲劳寿命对点腐蚀极为敏感。     

单点腐蚀参数对船体板应力集中影响研究

为了研究含圆柱形单点腐蚀蚀孔的船外板孔边处的应力集中,建立了含圆柱形蚀孔的船外板有限元模型,对初始载荷的大小、蚀孔深度及半径对应力集中的影响进行了数值计算,基于最小二乘法拟合出了应力集中系数随蚀孔深度的变化曲线,研究表明,含圆柱形蚀孔的船外板孔边应力集中系数与初始载荷的大小无关,随孔深的增大而增大,随孔半径的增大而减小,且相对于孔半径的变化,孔深的变化对应力集中的影响更为明显。该研究可为考虑腐蚀的老龄舰艇强度计算提供参考。     

双点腐蚀对船体板应力集中影响研究

为研究双点腐蚀蚀坑的船外板孔边处的应力集中,以半球形蚀坑为例,建立含半球形蚀坑的船外板有限元模型,对蚀坑大小、蚀坑间距及排列方式对应力集中的影响进行数值计算。研究表明,当蚀坑垂直载荷方向分布时,则孔边应力集中随两孔间距的增大而增大,当2个蚀孔相切时,孔边应力集中达到最大,而后应力集中随蚀坑间距的增大而减小,当蚀坑间距大于3倍蚀坑半径时,2个蚀坑之间的相互影响可忽略不计;当蚀孔平行载荷方向分布时,孔边应力集中大体随蚀坑间距的增大而增大。当蚀坑间距大于5倍半径时,2个蚀坑之间的相互影响可以忽略不计。该研究可为考虑腐蚀的老龄舰艇强度计算提供参考。     

确定船体结构疲劳寿命分布的Bayesian方法

给出了由小样本试验数据确定船体结构疲劳寿命分布的Ｂａｙｅｓｉａｎ方法。采用二级模糊综合评判获得先验概率，通过似然函数反映样本信息，利用Ｂａｙｅｓｉａｎ定理综合先验信息与样本信息得到后验概率，将统计推断建立在后验概率的基础上，弥补了传统 统计推断上的缺陷。     

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。     

船体结构腐蚀疲劳问题以及数值计算方法

船体或者内部高强脆性材料在腐蚀环境中的破坏问题已受广泛关注,其中涉及破坏机理的研究屡见报道,但相关的数值计算研究方法目前还屈指可数,文章在介绍各种破坏机理的基础上,从数值计算方法研究的角度阐述了最近几十年中的研究进展以及作者在该领域所取得的前沿性的成果,并指出了无网格有限元计算方法将在这个研究领域扮演重要角色.     

确定船体结构疲劳寿命分布的Bayes方法

文中给出了由小样本试验数据确定确体结构疲劳寿命分布的Bayes方法,采用二级模糊综合评判获得先验概率,通过似然函数反映样本信息,利用Bayes定理综合先验信息与样本信息得到后验概率。将统计推断建立在后验概率的基础上,弥补了传统方法在统计推断上的缺陷。     

TIG熔修提高船体钢焊接接头腐蚀疲劳抗力的研究

对经ＴＩＧ熔修和未经ＴＩＧ熔修的４５ｋｇ级船体钢焊接试样进行了全面模拟实船肥役条件的腐蚀疲劳实验研究。结果表明，按一定工艺规范熔修处理的焊接接头，其海水介质腐蚀疲劳抗力得到了显著的提高。     

船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究

在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下,材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为,提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线,重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。     

船舶结构应力腐蚀疲劳的模糊可靠性计算

受腐蚀介质与应力共同作用的船舶与海洋工程构件,其可靠性的研究中存在许多不确定因素的影响。此文采用将实际裂纹作为随机变量,临界裂纹作为模糊随机变量处理的形式,计算了在已知裂纹尺寸下的腐蚀应力构件的模糊可靠度。该方法的研究对于进行腐蚀应力下结构的疲劳裂纹可靠性研究,具有较好的实际应用价值及广泛的推广前景。     

考虑塑性损伤的船体裂纹板低周疲劳裂纹扩展行为研究

船舶结构的扩展断裂失效往往是低周疲劳破坏和累积递增塑性破坏耦合作用的结果,疲劳裂纹的扩展就是裂纹尖端前缘材料刚度不断降低延展性不断耗失而逐渐分离的结果.基于弹塑性断裂力学理论,文章提出了考虑累积塑性损伤的低周疲劳裂纹扩展速率预测模型.通过低周疲劳裂纹扩展试验拟合出模型相关材料参数并验证预测模型的合理性.通过系列有限元计算对平均应力及应力幅值的影响因素进行了数值分析.该模型的计算结果与已有实验结果基本吻合;对合理预估船体裂纹板的常幅低周疲劳裂纹扩展寿命有重要意义.     

海上采油平台桩腿同时存在腐蚀与疲劳损伤时的寿命预测

介绍了在海水腐蚀环境中的疲劳寿命试验,给出了试验得出的S-N曲线及da/dN-△K曲线,得出了服役海上平台的桩腿的疲劳损伤计算方法.考虑了海水中的均匀腐蚀损伤及点蚀损伤,给出了这些腐蚀损伤的计算方法.根据疲劳与蚀损伤的综合评价,给出了桩腿寿命的预测方法.     

贝叶斯方法在船体结构疲劳分析中的应用

针对船体结构疲劳试验的小样本特点,探讨了确定船体结构疲劳寿命分布模型和建立疲劳性能曲线的贝叶新斯方法。该方法将先验信息与样本信息加以综合得到后验概率,将统计推断建立在后验概率的基础上,减小了因样本短而带来的统计分析误差,获得比传统方法更可靠的结果。     

船体结构腐蚀模型及安全性评估研究进展

为得到船舶与海洋工程结构物腐蚀规律研究领域的发展趋势,本文对国内外该领域公开发表的文章进行了综述,根据本文的研究可以发现：①经验模型出现较早,发展日趋成熟,但由于缺乏对腐蚀机理的研究,经验模型的适用性较为有限;②物理模型尚处于起步阶段,且学者们对物理模型的研究基本上是基于海水挂片试验,缺乏实船历史腐蚀数据验证;③国内外对腐蚀模型的研究大多集中于均匀腐蚀,缺乏对点蚀蚀坑形态的描述。本文所做的研究可为该领域下一步研究方向提供参考。     

双轴非比例低周疲劳载荷下船体裂纹板累积塑性数值分析

仅对单轴载荷下的船体受力情况分析已经不能满足当下船舶工程中存在的问题,本文对双轴非比例低周疲劳载荷作用下考虑累积塑性破坏的船体裂纹板进行理论分析,数值分析,探究在不同相位差、应力比、双轴应力比下的累积塑性破坏与低周疲劳的相互作用关系,为双轴非比例低周疲劳裂纹扩展行为提供合理规律。     

维修后的船体相当梁在腐蚀和疲劳作用下的可靠性

提出腐蚀和疲劳对船体可靠性影响的计算公式，并以一个时间变量公式来量化船体剖面模数减低现象对可靠性的影响程度。将维修行为认为是使被维修件恢复到崭新的状态来考虑其影响，对不同维修策略的研究作为规划可靠维修的手段。     

老龄化船体结构的腐蚀疲劳风险评估

提出了对由于腐蚀和疲劳而引起的船体结构极限强度老化进行风险评估的方法。提出了由腐蚀增长、疲劳裂纹和腐蚀一疲劳裂纹联合作用引起的船体强度降低的随机时域函数模型。并利用二阶可靠性方法计算主要船体结构的瞬时可靠性。提出了进行老龄化船体结构时域可靠性分析的方法，用统计和概率的方法描述了腐蚀和疲劳裂纹参数对老龄化船体结构可靠性的敏感度。最后以一艘老龄化油船的结构为例进行了验证。     

点蚀损伤船体结构板的极限剪切屈曲强度研究

腐蚀损伤导致船体结构板的极限承载能力大幅度下降。文章采用腐蚀体积描述板的点蚀损伤程度,模拟船体结构板的点蚀损伤形态,在点蚀损伤板模型中变化板的厚度、点蚀数目、点蚀直径以及点蚀分布等要素,实施系列有限元数值模拟计算,在进行理论分析的基础上,采用统计学方法,建立了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的评估方法,得到了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的计算公式。从而确立了基于腐蚀体积的点蚀损伤船体结构板极限剪切屈曲强度的评价技术,可为在役海船点蚀损伤后的安全性评估提供有效的技术手段。     

基于谱分析法的FPSO剩余疲劳寿命研究

疲劳破坏是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一。多年来,船舶结构的疲劳断裂问题一直是造船界广泛关注的问题[1]。对于由大型油船改装而成的FPSO而言,预测并延长其服役寿命是很关键的。本文通过谱分析法对船体疲劳损伤度进行计算,分别对油船和FPSO阶段进行计算从而得到FPSO剩余疲劳寿命。通过建立3D有限元模型,采用热点应力方法来确定评估处应力传递函数,分别计算各个短期海况损伤度并通过线性叠加来计算总的损伤度以及剩余疲劳寿命。根据疲劳评估结果,更加高效地实施船体结构的检测及维修。     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响.本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险.网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险.初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子.