船体总纵强度可靠性分析

本文应用结构可靠性原理,在分析了船体总纵强度外载和能力不确定性因素的基础上,分别按全概率分析法、均值一阶二次矩阵法、改进的一阶二次矩法和局部安全因子法三种不同水平的方法,编制了计算机程序,用四艘船的资料进行了实例计算。在此基础上,分析了这四艘船所反映的破坏概率、可靠性指数和局部安全因子的一般规律,比较了两种不同波浪载荷长期分布模型,指出了不同水平方法之间的关系,同时还讨论了船速、静水弯矩、波浪弯矩、抗弯能力及其他一些因素对可靠性的影响,指出了今后工作的重点。     

矿砂船舱口间甲板结构的可靠性评估

文章针对一艘舱口间甲板发生屈曲破坏的矿砂船,对其舱口间甲板结构进行横向压缩强度分析和可靠性评估。为建立一套初步的可靠性评估方法,首先,采用半解析公式计算舱口间甲板结构在不同破坏模式下的压缩极限强度,其最小值即为结构的临界应力,为强度评估提供依据。其次,基于改进的一次二阶矩法编写FOR⁃TRAN子程序,计算结构的可靠性指标,建立了基于舱口间甲板的横向压缩强度的可靠性分析程序。综合评估结果表明,舱口间甲板结构的强度储备不足以抵抗外部载荷,屈曲破坏发生起始于檐板和舱口间甲板,这与目标船的事故分析报告中的屈曲现象吻合。根据舱口间甲板结构的强度和可靠性评估结果,采取三种加强方案,权衡结构安全因子和结构重量从而得出较优的修复加强方案。     

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。     

船体扭转强度可靠性分析

本文用随机迁移矩阵法结合改进的一阶二次矩法,计算船体扭转强度的可靠性指数,计算结果表明,该方法有较高的计算效率,所需计算机内存小,方法收敛性好。     

改变结构参数的可靠性再分析

本文以结构可靠性分析中常用的改进的一阶二次矩法为基础,提出了在求得给定结构可靠度后改变结构参数进行可靠性再分析的概念,导出了相应的基本公式。通过实例计算,表明了公式的正确性及应用的有效性。     

集装箱船整船有限元结构分析

文章以一艘１７００箱集装箱船为例,阐述了整船有限元结构分析方法。先建立全船有限元模型和质量模型,再用三维流体动力计算程序进行波浪随机载荷的长期预报,并在此基础上导出设计波参数组,最后,在全船有限元模型上 计算得出船体结构在各个设计波上的应力分布和变形结果,所得到的船体结构有限元分析结果对同类型集装箱船的设计和强度分析有一定的参考价值,对其它类型的船舶结构强度分析也有一定的借鉴意义。     

基于CFD的风电安装船首部砰击载荷分析

以国内某艘风电安装船为研究对象,基于计算流体动力学（computational fluid dynamics, CFD）在规则波（斯托克斯五阶波）作用下,研究其首部砰击载荷随波浪参数的变化,依据波浪高度与波浪长度不同,设计了3组不同波高和5组不同波长,对15种计算工况进行分析。在船首位置取16个观测点,计算各点处的砰击载荷,对不同波浪参数下的砰击载荷进行研究。计算分析得到：风电安装船作业中,随波高增大,船舶首部砰击载荷也增大,随波长增长,砰击载荷呈先上升后下降的趋势,并且当波长等于船长时,砰击载荷峰值达到最大。船首砰击主要是由船舶在波浪中出水、入水所致,因为距水线面越近的观测点受到的砰击载荷越大,所以需要重点加强距水线面近的船首位置。文中所述方法可为后续风电安装船结构强度设计提供一些有益参考。     

腐蚀疲劳作用下的船舶极限强度可靠性分析

由于腐蚀和疲劳的综合作用,船舶舯横剖面模数随时间减少,造成船体结构承载能力降低。本文通过对腐蚀和疲劳作用的定量分析,提出一种船体结构可靠性的计算方法。建立随时间变化的腐蚀、疲劳及剖面模数的模型,并通过一阶二次矩法计算船体瞬时可靠性,得出了船舶全寿命期内舯横剖面的剖面模数、可靠性指标随时间的变化曲线。     

滚装船的弯扭强度全船有限元分析

由于滚装船有着不同于常规船舶的结构特点,有必要对其进行全船弯扭强度精确计算.本文以一艘1万吨级的滚装船为研究对象,应用DNV的SESAM软件建立全船有限元模型,并进行波浪随机载荷的长期预报,然后在此基础上导出设计波参数组,最后在全船有限元模型上计算了船体结构在各设计波上的应力分布和变形结果.通过全船模型的有限元计算,获得了该船结构强度的详细信息.对滚装船的设计和强度分析有一定的参考价值.     

大开口船波浪载荷长期预报和弯扭强度整船有限元分析

大开口船全船弯扭联合变形与应力的精确计算，必须在整船结构模型上完成。本文以一艘5万吨级大开口船为例，用三维流体动力计算程序进行了波浪随机载荷的长期预报，并在此基础上导出设计波参数组，进而在全船整体结构有限元模型上计算了船体结构在各设计波上的应力分布，并采用嵌入精细舱口角区有限元网络的方法，在整船分析的同时计算出舱口角的应力集中值，获得了船体结构强度的详尽信息。文中阐述了波浪载荷的特点，设计波的确定，浮体完整结构计算的惯性平衡及大开口船的全船计算方法。     

多用途船集装箱装载工况直接计算分析

多用途船的货舱内装载集装箱的固定形式与普通集装箱船不同,船级社及船舶的设计、建造方对此类船舶结构强度的安全性和可靠性投入更多的关注。为此,参照中国船级社钢质海船入级规范的要求,研究提出了舱内载荷的模拟方法,以某多用途船舱段结构强度有限元计算分析为例,分析研究集装箱横向运动和垂向运动惯性力对船体结构强度的影响。为多用途船装载集装箱工况的结构设计提供准确的分析方法。     

万箱集装箱船典型货舱结构极限承载能力计算

随着世界货运量的需求增加,集装箱船的大型化发展从未停止。近十年内,有2艘大型集装箱船先后在海上遭到极端载荷而丧失结构承载能力以致发生灾难性毁坏,给航运界敲响了警钟。为了避免今后大型集装箱船再次遭遇上述严重事故,保证营运中使用的安全性和航行时结构的可靠性,国际船级社协会专门针对集装箱船的规范要求进行修改,提高了载荷设计值,并且要求评估典型货舱结构的极限承载能力。本文针对万箱集装箱船典型货舱结构,基于逐步破坏法和有限元法,计算了垂向和水平方向的极限弯矩。结果表明,在初步设计阶段逐步破坏法有着快速高效的优势,但是考虑到载荷变化的多样性和船体结构的复杂性,还是需要应用非线性有限元法进行建模计算,给出最终评估结果。     

大型集装箱船在斜浪工况下的扭矩特征研究及结构强度分析

随着大型集装箱船的发展,针对斜浪条件下扭矩载荷特性及其结构强度的分析研究日益重要.本文采用选定的某大型集装箱船开展动态载荷(DLA)分析,建立了水动力湿表面计算模型和质量模型,研究基于扭矩传递函数和主要载荷控制参数的斜浪设计波参数确定方法,分析超越概率水平对扭矩载荷计算结果的影响.考虑典型斜浪参数和超越概率水平,分析对比DLA扭矩与船舶规范(ABS和HCSR)扭矩的差异及原因,提出集装箱船扭矩载荷计算与应用的建议.在此基础上,选定3个斜浪计算工况(45°,60°和75°)开展结构强度分析,通过分析应力计算云图,研究扭矩载荷下船体结构响应的关键位置及其应力趋势.该研究可为大型集装箱船结构设计过程中船体梁扭转强度计算、舱口角隅设计、抗扭箱强度评估等方面提供有益的参考.     

深水Spar钻采储运平台极限强度可靠性分析

针对一种新型的深水立柱式Spar钻采储运平台(Spar Drilling Production Storage Offloading)的结构特点进行极限强度可靠性研究。SDPSO平台的中间舱段为储油系统,其结构的安全性尤为重要,本文验证了在波浪弯矩年极值条件下其特殊储油系统结构的安全性。采用SESAM/Wadam软件对SDPSO平台进行水动力计算,利用序列统计法得到年极值短期海况,然后采用极值I型分布得到该短期海况下的波浪弯矩极值;利用ABAQUS非线性有限元软件和改进的Rosenblueth法进行SDPSO平台中舱段的极限强度计算,并得到极限承载能力的概率分布。最后基于一次二阶矩法完成SDPSO平台弯曲极限强度的可靠性计算,结果表明平台结构极限强度具有较高的安全水平,为深海立柱式海洋平台设计提供了依据和参考。     

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。     

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。     

船体结构屈服强度可靠性分析

  目的  三体船作为一种高技术新型船舶,需要特别关注其结构强度问题。传统的数值方法是以确定性的方法进行分析,然而作用在船体上的载荷、结构形式和材料性能等随机因素均具有不确定性,因此需采用可靠性的方法来计及这些随机因素对船体强度的影响。  方法  将三维势流理论与船体强度直接计算相结合,得到三体船某特殊结构单元von Mises应力的短期时历分布,进而得到应力的长期分布和序列统计的极值分布。综合单元极限强度和载荷要求,列出极限状态方程,得到可靠性指标。对典型结构的失效概率、安全系数进行计算,并对一些随机变量进行影响分析。  结果  研究表明：三体船连接桥处应力集中系数较大,安全系数为0.86,而由于甲板的中和轴较高,甲板安全系数为2.4,材料不确定性对可靠性指标的影响更大。  结论  提出的三体船屈服强度可靠性研究方法可为后续三体船优化提供良好的数据支撑。     

船体结构极限强度模型试验技术研究

船舶结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注;而模型试验技术对船体梁极限承载能力研究拥有重要的意义.本文首先对船体极限强度相似模型设计进行研究,提出了稳定性相似模型补偿的设计方法;接着结合多例经典船体梁缩比模型试验与非线性有限元数值仿真计算结果相结合的对船体梁极限承载能力进行预报的案例,分别从相似准则、弯扭组合极限强度、弯剪极限强度等几个不同的侧重点分别对各个案例进行了详细的总结分析;最后列举了本研究组曾开展的其他若干经典极限强度模型试验.为今后船体梁极限承载能力模型试验研究提供了参考.     

纵向弯矩下材料随机特性对复合材料船体可靠性的影响

The effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials under longitudinal moment were extensively studied using reliability and sensitivity calculations of a composite ship hull which was sagging.The reliability indices and failure probabilities of the ship in three kinds of failure modes (buckling,material failure,and ultimate collapse) were calculated by the surface response method and JC method.The importance factors of random variables in stochastic models,such as the model errors in predicting the ultimate longitudinal strength of ship and the longitudinal bending moment that the ship withstands,as well as the stochastic characteristics of materials in the models used,were calculated.Then,the effects of these random variables,including the stochastic characteristics of materials on the reliability index and the failure probability of ships which were sagging,were discussed with their importance factors.The results show that the effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials should be considered during the reliability assessment of composite ships.Finally,some conclusions and recommendations were given for high-speed ship design and safety assessment.     

全船有限元简化方法在总纵强度计算中的应用

采用全船有限元总强度计算的简化方法,阐述了具有长上层建筑、大开口、全通甲板的船舶在垂向弯矩作用下的总强度应力分布情况,提出了非常规结构船舶总强度计算方法,分析了上层建筑参与总强度的有效度。对有效避免波浪载荷及平衡力计算带来的总强度计算误差和庞大的计算工作量,缩短计算周期以及优化结构等提供指导。