实用船舶结构疲劳评估方法概要

船舶结构的疲劳评估是船舶力学的主要研究领域之一。本文对常用的船舶结构疲劳评估方法——船级社提出的简化方法、谱分析法、设计波法、断裂力学方法,以及概率S-N曲线和概率断裂力学方法进行了概述。首先分别对每种方法中的关键技术细节进行了较为详细的论述,给出了这些技术细节当前的处理方法及存在的主要问题。最后,对各方法进行了总结和概括,指出了每种方法的优缺点,并给出了每种方法未来的研究重点和发展方向。     

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。     

船舶结构的疲劳校核

本文总结了ＤＮＶ（挪威船级社）最近发布的船舶结构疲劳校核指南中的步骤和建议。这个步骤也包含在ＤＮＶ计算程度包ＮａｕｔｉｃｕｓＨｕｌｌ中。     

42000吨散货船结构疲劳可靠性评估

本文从可靠性概念出发，对沪东造船厂建造的42000吨散货船甲板角隅结构疲劳强度进行安全评估。评估中考虑了疲劳数据的离散性、应力分析的误差以及波浪载荷的随机性等不确定因素，结果表明，该船甲板角隅的疲劳可靠性水平在0．98以上，即失效概率小于0．02，较好地反映了该船的实际情况。该评估方法也可用于集装箱船甲板大开口疲劳安全评估。选择合适的可靠性水平，保证角隅恰当的疲劳强度，避免角隅疲劳裂纹的产生，对集装箱船结构安全具有实际意义。     

船舶结构疲劳控制设计数据库的研究

如何在设计阶段就能够预测结构的疲劳寿命一直以来是个工程上的难题。因此,科学地预测结构疲劳寿命具有较大的现实意义。针对该问题,本文基于工程热力学基本理论、结构焊接数值算法、结构可靠性、结构疲劳寿命等理论建立了结构疲劳寿命评估计算模型。以为基础,借助有限元法对结构疲劳寿命进行计算,并建立了船舶结构疲劳设计数据库。该数据库能够对结构疲劳寿命进行有效地预测,具有一定的工程应用价值。     

船舶结构疲劳评估简化方法对比研究

讨论船舶结构疲劳强度校核的简化方法的应用及计算步骤,基于CCS及CSR规范,以一艘40000t成品油船为实例,进行疲劳评估计算,并分析比较用两种方法计算的差异和相近之处.     

船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

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。     

等效波的散货船舱口角疲劳评估应力组合方法(英文)

The stress combination method for the fatigue assessment of the hatch corner of a bulk carrier was investigated based on equivalent waves.The principles of the equivalent waves of ship structures were given,including the determination of the dominant load parameter,heading,frequency,and amplitude of the equivalent regular waves.The dominant load parameters of the hatch corner of a bulk carrier were identified by the structural stress response analysis,and then a series of equivalent regular waves were defined based on these parameters.A combination method of the structural stress ranges under the different equivalent waves was developed for the fatigue analysis.The combination factors were obtained by least square regression analysis with the stress ranges derived from spectral fatigue analysis as the target value.The proposed method was applied to the hatch corner of another bulk carrier as an example.This shows that the results from the equivalent wave approach agree well with those from the spectral fatigue analysis.The workload is reduced substantially.This method can be referenced in the fatigue assessment of the hatch corner of a bulk carrier.     

基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

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。     

基于非线性设计波的船体结构强度直接计算研究

针对规范公式不适用于小方形系数Cb0.6的船舶以及线性设计波法不能反映波浪载荷非线性特征的情况,使用非线性设计波法研究了一艘小方形系数船的波浪载荷长期预报极值和波浪载荷与波高非线性变化规律,给出了非线性设计波参数的选取办法。根据参数,用非线性设计波法计算了船舶的波浪附加弯矩,并与线性设计波和规范公式两种方法得到的波浪附加弯矩进行了比较分析。分析结果表明,非线性设计波法能够反映出波浪幅值较大时波浪载荷随波高非线性变化的规律,以及中拱、中垂状态下舯剖面波浪附加弯矩的非对称特征,较线性方法更为合理。     

Fatigue crack propagation and computational remaining life assessment of ship structures

The fitness for serviceability of structural members of marine structures in which fatigue cracks might be found during in-service inspection is investigated in order to prevent instantaneous failures of ships, as well as a loss of serviceability such as the oil- and/or watertightness of critical compartments. The essential features of fatigue crack propagation and the remaining life assessment are discussed in the first part of the paper, where the effects of weldment, complicated stress distributions including stress biaxialities at three-dimensional structural joints, structural redundancy, and crack curving are found to be of primary importance. The second part of the paper contains a discussion of an advanced numerical simulation method for the remaining life assessment, in which the above-mentioned effects of fatigue crack propagation are taken into account. The simulated crack paths and the fatigue crack propagation lives are found to be in fairly good agreement with the experimental results.     

船行波对港口的影响

目前常规的港口设计中未考虑通航船舶对港口设施的影响,随着我国航运业的飞速发展以及船舶大型化的趋势,船舶活动对港口的影响也越来越大。归纳了大型船舶在港区及航道的不同通航条件,采用英国标准CIRIA C683中推荐的船行波计算公式对各种情况下通航船舶的船行波进行初步计算,分析船行波对港口的影响,并指出在港口设计中需要考虑船行波的情形。