基于谱分析法的超大型集装箱船疲劳强度评估

疲劳失效是船舶及海洋工程结构破坏的主要模式之一,尤其是对于大尺度船和高强度钢船来说,疲劳问题较为严重。对此,基于英国劳氏船级社(Lloyd’s Register,LR)规范中的疲劳计算评估方法水平3,论述疲劳谱分析的基本原理,给出波浪频域计算和疲劳累计损伤组合计算的方法。以此为基础,对某超大型集装箱船的重点位置结构进行疲劳强度计算分析和评估。     

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.     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

  目的  常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。  方法  首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布,进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤;最后,将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比,计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。  结果  经计算,考虑砰击载荷后,疲劳损伤放大约40%。  结论  采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

本文采用基于谱分析法的直接计算法对某船舶结构进行疲劳强度评估。基于三维势流理论与北大西洋海况对该船舶进行水动力分析,得到了满载巡航工况下的波浪压力分布和舱段端面的水平弯矩、垂直弯矩、横向扭矩。同时根据船舶具体结构形式和数值计算的可行性对船体结构进行适当简化,并选用合适类型的单元对船舶结构进行离散,从而得到了船舶三舱段有限元模型。将波浪压力、惯性力、端面弯矩等载荷施加到舱段有限元模型上,得到了典型热应力点的疲劳强度应力值,然后通过谱分析法估算出疲劳寿命。研究结果可为该船舶初步设计阶段的结构优化提供有益参考和借鉴。     

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。     

基于改进谱分析法的船舶疲劳强度直接计算

针对目前船舶疲劳强度评估问题,频域谱分析法将应力范围服从Rayleigh窄带分布,造成结果偏保守.而时域法则计算时间过长,无法满足快速预估需求.本文以频域谱分析法为基础,提出一种适用于宽带随机过程的改进谱分析法,并以实船为算例进行计算分析.结果 表明,基于改进谱分析法的疲劳计算结果与精确解差距较小,可以提供一个相对可靠...     

基于谱分析法的半潜平台疲劳强度研究

依托SESAM软件,介绍半潜平台疲劳强度谱分析法的具体流程和实现方法,以一半潜平台下浮体横向浮筒的一处连接节点位置为例,具体说明应用SESAM软件进行半潜平台疲劳强度谱分析的全部流程和技术要点。     

基于谱分析法的铝合金三体船疲劳强度直接计算分析

劳氏三体船规范主要针对钢制三体船,对铝合金三体船并不适用.该文以某120 m铝合金三体船为例,基于Miner线性累积损伤理论,运用直接计算法——谱分析法进行三体船疲劳寿命计算;同时考虑到将交变应力过程当成窄带处理与实际海况不符,对疲劳评估结果进行雨流修正.结果表明:铝合金三体船连接桥部位容易产生疲劳破坏,热点在不同浪向角下疲劳损伤贡献度不同;若将交变应力过程视为窄带模型,三体船疲劳计算结果偏保守.所得结论对铝合金三体船疲劳评估具有参考意义.     

基于谱分析法的浮式处理与补给基地疲劳强度研究

运用数值模拟方法,以新型海洋结构物浮式处理与补给基地(assessment of floating process and supply base,FPSB)为研究对象,通过设计波法筛选出整体结构疲劳热点,由谱分析法计算得出其热点区域的损伤度,并比较了不同波浪扩散函数、浪向对于FPSB疲劳强度的影响.计算结果表明,浮式处理与补给基地各节点处的疲劳寿命符合设计要求,为了保证安全性可不设置波浪扩散函数,直浪与斜浪对FPSB的疲劳损伤度贡献最大.     

内转塔单点锥形浮筒的维护

考虑到锥形浮筒是单点与FPSO的受力接触,通过液压大钳锁定锥形浮筒,保证单点系统的稳定,使FPSO固定在作业区域水域中,通过对锥形浮筒的检测、维护,保证其正常工况,使其能承受设计的风、浪、流载荷,保证单点系泊系统稳定工况,为海上油田生产提供安全保障。     

基于水运行业规范的防风单点浮筒系泊力计算

针对港口工程防风单点浮筒系泊力计算问题,根据《港口工程荷载规范》和Daidola公式,求得船舶在风、浪、流荷载下的平衡位置;在此基础上叠加瞬时的波浪冲击力,建立单点系泊系统的受力模型。考虑到系泊船在风、浪、流共同作用下会产生偏荡运动,参考军标《防风系船水鼓》中的相关公式,对比物理模型试验结果,提出风、浪、流各力的组合修正系数,提供了一种可供工程应用的系泊力计算思路。该方法可供类似工程初步确定防风浮筒参数,为后续物理模型试验提供必要的基础。     

浮筒单点系统缓波式柔性立管疲劳分析

将非黏结性柔性立管应用到浮筒式单点系统中去,借助ORCAFLEX软件建立浮筒式单点系统的耦合分析模型。利用ABAQUS软件研究柔性立管各层在张力和弯矩作用下的应力分配,得到内抗拉层和外抗拉层的应力系数,进而对立管进行浪致疲劳和涡激疲劳分析。结果表明:该系统中柔性立管的疲劳寿命主要取决于内层抗拉层,最大疲劳损伤出现在限弯接头与立管连接点附近,张力影响因素对该点的疲劳损伤影响大于曲率影响因素。     

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。     

基于谱分析法的海洋工程结构强度评估方法研究

随着海洋工程的发展,现有的结构分析方法越来越不适用于不断出现的新型式结构物强度分析。文章基于水动力理论及谱分析基本理论,提出基于谱分析法的海洋工程结构强度评估方法 ;借助有限元分析方法,以某型钻井船为例进行结构应力计算,以说明该方法不仅在理论上可行,同样具有较强的可操作性及实用型,从而对于日后海洋工程结构强度的评估提供另外一条新的途径。     

系泊浮筒设计与动力分析

准确预估系泊系统的动力特性对系泊系统的合理设计、保证系泊结构物的安全和正常作业有着重要的意义。本文通过对500吨级的小型驳船单浮筒系泊设计方案的分析论证,一方面为开展该方面的论证工作提供了借鉴,同时也为工程设计提供了有力依据。     

基于近似模型理论的水上飞机浮筒优化设计

以浮筒式水上飞机的浮筒为研究对象,以滑行阶段受到的水动阻力较小和产生较小水花溅射现象为最终目标,利用CAD建模软件CATIA实现对浮筒外形的模型建立,运用流体计算软件STAR-CCM+对浮筒在水上飞机水面滑行阶段时的水动力特征进行了数值模拟计算。最后,应用近似模型优化方法,采用NSGA-II算法实现了浮筒横剖面和断阶处的多目标优化设计,并将所得结果与CFD计算结果进行了对比,验证了优化的可行性。     

基于SESAM软件的张力腿平台疲劳强度分析

以张力腿平台为研究对象,建立有限元模型,通过对结构进行总体强度分析,确定疲劳关键区域和关键点。然后建立关键区域的局部模型,对局部模型的网格划分方法进行研究,利用SESAM软件中的Sestra模块计算应力传递函数。最后基于Stofat模块,采用线性外推法得到疲劳关键点处的热点应力,根据S-N曲线,计算出结构的疲劳寿命。结果表明,张力腿平台的疲劳强度满足设计寿命要求。     

基于CSR中热点应力的散货船疲劳强度分析

基于散货船共同结构规范（CSRBC）的热点应力法,对一艘30000t级散货船内底板与底凳的斜板相交处进行了疲劳强度分析。通过对疲劳热点位置建立精细网格模型,采用中国船级社开发的软件CCS-Tools及英国劳氏船级社开发的SHIPRIGHT进行了热点应力分析及疲劳寿命计算。另外,还介绍了采用电子表格计算疲劳寿命的方法。     

基于SESAM软件的张力腿平台疲劳强度分析

以张力腿平台为研究对象,建立有限元模型,通过对结构进行总体强度分析,确定疲劳关键区域和关键点。然后建立关键区域的局部模型,对局部模型的网格划分方法进行研究,利用SESAM软件中的Sestra模块计算应力传递函数。最后基于Stofat模块,采用线性外推法得到疲劳关键点处的热点应力,根据S-N曲线,计算出结构的疲劳寿命。结果表明,张力腿平台的疲劳强度满足设计寿命要求。     

基于雨流修正的船舶宽带疲劳强度分析

船舶结构的交变应力过程呈现宽带谱特点,基于窄带近似的疲劳累积损伤计算结果偏于保守。本文采用频域谱分析直接计算方法,对基于"雨流修正"的宽带高斯应力过程疲劳损伤计算方法进行研究,并通过算例分析给出不同修正方法的船体结构疲劳损伤分析结果。将不同修正方法所得结果与雨流计数方法结果进行比较分析,结果表明Wirsching-Light方法与雨流计数方法结果较为接近。