破损散货船剩余极限强度的评估与分析

合集下载

船舶结构强度分析与风险评估研究

船舶结构强度分析与风险评估研究船舶作为重要的海上交通工具，结构强度和风险评估是确保航海安全的核心要素。

本文将探讨船舶结构强度分析和风险评估的研究，旨在提供船舶安全性管理的参考指南。

首先, 我们将对船舶结构强度分析展开讨论。

船舶的结构强度是指在正常运行和预期使用情况下，船体及其组件的承载能力。

结构强度分析的目的是评估船体各部分的强度，并确保其在各种载荷条件下的安全性。

为了达到这一目标, 需要进行全面的结构分析和计算。

主要的分析工具包括有限元分析和计算力学模型。

通过这些方法, 可以模拟不同的载荷情况, 包括静载荷和动载荷。

例如, 考虑到波浪、载重和操纵力, 结构分析可以预测船舶在各种海况中所面临的强度挑战。

此外, 还需要对船舶结构进行材料强度评估, 确保所选材料符合设计要求, 并具有足够的强度和韧性。

第二个方面是船舶风险评估。

船舶在运行过程中常常面临各种风险，如碰撞、火灾、泄漏等。

因此，对船舶的风险进行评估和管理至关重要。

风险评估的主要目标是确定并评估各种可能的事故和灾害情景，并制定相应的应对措施。

评估过程需要考虑船舶的各个方面，包括结构强度、航行性能、船舶系统和设备的可靠性等。

其中，结构强度是风险评估的重要组成部分，因为船舶的完整性是预防事故的关键。

通过结构强度分析和评估，可以识别和解决潜在的结构问题，提高船舶的安全性。

为了有效进行船舶风险评估，需要采用系统化的方法和工具，如风险矩阵分析和事件树分析。

风险矩阵分析通过将可能发生的事故和灾害情景与其潜在的严重性和概率相匹配，以可视化的方式展示风险级别。

事件树分析则通过建立各个事件之间的因果关系，确定可能发生的不同事故路径，并评估其潜在后果。

通过这些评估工具，船舶管理者可以制定相应的预防和应急措施，降低风险，并提高航行安全性。

船舶结构强度分析与风险评估研究的重要性不言而喻。

它们提供了有效管理船舶安全性和风险的方法和工具。

通过结构强度分析，可以预测船舶在各种载荷情况下的强度挑战，并采取相应措施来加强结构。

散货船结构强度直接计算分析指南

散货船结构强度直接计算分析指南下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!散货船结构强度直接计算分析指南引言散货船作为海上运输的主要工具之一，其结构强度直接关系到船舶的安全运行。

【开题报告】万吨级散货船破舱稳性评估

开题报告船舶与海洋工程万吨级散货船破舱稳性评估一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义散货船自20世纪50年代中期出现以来，总体上保持着强劲的增长势头。

二战以后，由于全球对于散货运输的需求量大幅增加，散货船运输在海上货物运输中占据着越来越重要的地位，在货运总量中所占的比重也越来越大。

在国际航运业中，散货船运输占货物运输的30％以上。

由于散货船的货运量大，货源充足，航线固定，装卸效率高等因素，散货船运输能获得良好的经济效益，散货船已成为运输船舶的主力军。

现在全世界的原材料货物大多是由散货船承运的，因此散货船迄今仍然是世界性产业链不可缺少的重要的一个环节。

随着世界经济地不断发展，世界性的原材料运输必然增多，散货船运输仍将保持较高的增长势头，散货船的总吨数也必将增大。

目前，散货船正朝着双壳化、大型化、快速化和多用途化发展。

在新设计建造的散货船的使用年限将更长、更加环保而且自动化性能也会有很大的提高。

随着计算机水平的不断发展，散货船的设计方法也将不断地进步。

为了提高散货船的营运安全性，IMO、IACS等国家组织和各大船级社不断修改、完善SOLAS、MARPOL等规范、规则，提高船舶的技术标准。

然而，尽管我们现在有比较先进的船舶设计和制造技术，还是会有许许多多的海难发生。

20世纪初，TAITANIC 号客船首航的沉没，引起了海事组织对船舶事故的重视，并成立了国际海上人命安全公约（SOLAS）。

此后，一系列的海事国际公约相继出台，并与海上航运业的发展相互依存，对保障海上航运安全起到至关重要的作用。

近几年来，接连几条大型散货船失事，国际海事组织（IMO）及国际船级社协会（IACS）通过对失事报告进行研究后认为，尽管实施了SOLAS 第XII 章“散货船的附加安全措施”的要求，但是散货船在航行及装卸货等情况下的稳性仍需要进一步提高。

海损事故的不断发生，让我们不得不深思干散货船的安全问题。

从今年刚发生的这几起案例来看，稳性是造成事故的主要元凶。

破损船体的极限强度估算

ｏｓａｅｃｍｐｒｄｗｉａｈｏｈｒｔｓｉｔｈｔｕｕａｕｉａｅｃｐｃｔＩｈｏｈｔｔｅｅｄｒｏａｅｔｅｃｔｅｏｅｔｍａｅｔｅｓｔ（ｒｌｈｍｔａａｉｈ ‘ ｔｙ．ｔｓｗｓｔａｈｒ— ｓｉｓａｅｑｕｔｌａｄｃｎｂｓｄｉｒｃｉｅｕｔｒｉｗｅｌｎａｅｕｅｎｐａｔ．ｅｃＫｅｗｏｄｓｄｍａｅｓｉｙｒ：ａｇｄｈｐ；ｕｔｍａｅｍｏｎｓ ‘ ｔｌｉｔｍｅｔｈｅｈ；ｐａｔｃａａｙｉ；ｅａｔ — ｐａｔｃｎｇｌｓｉｎｌｓｓｌｓｉｃｌｓｉａａｙｉ；ｂｕｋｉｇｎｌｓｓｃｌｎ
１引言
世界经济的增长造成水上交通日益繁忙，船
舶的破损事故时有发生。根据１９９５年英国劳氏船级社的统计分析，各种事故造成的船舶损失在
影响，新推导了船体极限强度的解析公式，最与试验和ＩＵ法的结果比较有令人满意的精度。郭ＳＭ
中，搁浅和碰撞大约占了５％。统计资料表明，０在由穿梭油轮所引发的海洋环境污染事故中，搁浅和碰撞几乎占到７％。０ＶＳＡ早在５ＡＴ０年代末就提出了船体极限强度的概念，后来又发展了多种计算船体极限强度的数学模型。ＣＬＷＥＬ最早推导出考虑屈ＡＤＬ。曲和屈服的船体极限强度的解析公式，将船体他横剖面简化为矩形薄壁等效剖面，并假设在船体梁达到极限状态时剖面中和轴受压一侧全部屈

破损船体的剩余极限强度评估

目前对破损船体剩余强度评估方法的研究多以直接计算法［１和逐步破坏法Ｌ２为主，近年来非线性有限元法开始被用来进行船体剩余强度分
析，Ｎｏｔ搁浅下船
摘要：船舶航行安全事故的频发将业界对船舶破损剩余强度的研究推向了新的热潮．基于破损后
船体剩余极限强度与外部最大载荷的指标，对某集装箱海船在碰撞和搁浅两种破损状况下的剩余强度进行了快速、有效的评估．其中，外部最大载荷依据散货船共同结构规范（ＣＳＲ－ＪＢＰ）计算；破损
２０１３年
第３７卷
２００６年颁布的ＣＳＲ — ＪＢＰ中规定静水弯矩计算
ｆ ‘
Ｉ
如下．中垂状态：
一一
Ｄ／４
ｍ
＝
工
Ｉ
￡｝
１７５Ｃ１Ｌ。Ｂ（Ｃｂ＋
ｋＮ・ｍ（３）
０．７）× １０一一
收稿日期：２０１３ — ０６ — ２１高本国（１９８６一）：男，工学硕士，主要研究领域为大型非标发射设施总体技术国家自然科学基金项目资助（批准号：５１２７９１５０）
武汉理工大学学报（交通科学与工程版）

破损船体的剩余极限强度分析

２ＳａｇａｎｔｔｔｆＣｈｎａｓｆｃｔｎＳｃｅｙ，Ｓａｇａ０１５Ｃｈｎ）．ｈｎｈｉｓｉｅｏｉａＣｌｓｉｉａｉｏｉｔｉｕｏｈｎｈｉ０３，ｉａ２
ＡｂｔａｔＴｈｅｓｕｄｆｔｓｐａｅｓｔｎａｙｓｓｔｅｔｉｕｌｒｃｒｉｒａｄＶＬＣＣａｓｒｃｔｙｏｈｉｐｒｉｏａｌｉｈｅｃｒａｎｂｋｅａｒｅｎｔｎ— ｋｅｎｔｅｉａｔｍａｅｔｅｔｕｉｈｅｐｒｇｒｓｉｅｏｌｐｅｍｅｈｏｏｅｉｄｉｒｏｈｅｒｓｄｕｌｕｌｉｔｓｒｎｇｈｓｎｇｔｏｅｓｖｃｌａｓｔｏｄｌｇｙｄｆｎｅｎＩＡＣＳｃｏｍｍｏｔｕｔｒｌｒｌｓａｔｈｏｉｅｉｇｔｓｍｍｅｒｃｌｃｏｓｓｃｉｎｎｓｒｃｕａｕｅｎｄｗｉｈｔｅｃｎｓｄｒｎｈｅａｙｔｉａｒｓ — ｅｔｏｍｏｄｌｅ
在国际海带组织（ＭＯ）船体结构的目标型标Ｉ对准（Ｂ），船舶结构规范中制订船体剩余极限ＧＳ中对强度评估作出了明确的目标要求和功能要求。此
外，国船级社已经或正在将受损船体剩余极限强各
造船技术
２１年第１（第３５）０２期总０期
破损船体的剩余极限强度分析
舒鑫吴剑国，洪英。，
（．江工业大学建工学院，杭州３０１；２中国船级社上海规范所，１浙１０４．上海２０３）０１５

破损船体剩余极限强度的评估与分析

中垂状态中拱状态
不再在原船体的垂向对称平面内；而且当发生破
舱进水或液体外流时，舶还可能发生较大程度船
收稿１期ｌ０６０－９３２０・７１
图１破损船体极限破坏状态时的假定剖面应力分布
损船体的非对称弯曲，对一条散货船进行了碰撞
在船舶发生碰撞和搁浅事故后，体的总体船强度和局部强度受到了很大的削弱，因此在救援、
和搁浅后极限强度的评估，计算中破损船体的但
应力分布仍然采用的正浮状态下的分布形式，见图１需要指出的是，．当破损船体在倾斜状态下发生弯曲时，剖面应力分布仍采用沿垂向简单线其性关系已不合适，以直接法计算可能存在问题．所文中考虑了破损船体在倾斜状态下逐步破坏
杨
平：，２，士，授，士生导师，男５岁博教博主要研究领域为船舶海洋工程、构工程、程力学结工
维普资讯
第６期
杨
平，：损船体剩余极限强度的评估与分析等破
得出了一些有应用价值或指导意义的结论．
了他们估算完整船体极限强度的解析公式，来后Ｐｉａｋ等人［又利用该解析公式，３对一条散货船进行了碰撞和搁浅后极限强度的评估．昌捷等郭对他们的解析公式作了一些局部改进，及了双计

受损伤潜艇结构剩余强度评估

设圆柱壳半径为Ｒ，板厚度为ｔ涡形凹陷在圆柱壳母线方向的范围为５如图１。壳，（）
７
ｆ
／
Ｉ
‘
．
．
Ｆｉ１Ｓｈｐｓｒｐｉｎｏｎｄｎａｉｎｇ．ａｅｄｅｃｉｔｏｆｉｅｔｔｏ
涡形凹陷的数学表达式为如下分段函数『：３］
昂
１ｕ岔昂
１Ｎｏ１．—２Ｆｂ．２２ｅ０１
２１０２年２月
文章编号：０７７９（０２叭一１８０１０ — ２４２１）０１— ９
ＪｕｎｌｆｈｐＭｅｈｎｃｏｒａｉｃａｉｓｏＳ
Ｋｅｒ：ｓｂｍａｉｅｓｒｃｕｅｅｉｕｌｓｒｎｇｈ；ｄｍｐｅｓａｅｎｄｎａｉｎｙｗｏｄｓｕｒｎｔｔｒ；ｒｓｄａｔｅｔｕｉｌｈｐｄｉｅｔｔｏ；ｓｒｓ；ｓａｌｔ；ＭＳＣ／ｔｅｓｔｂｉｉｙＮＡＳＴＲＡＮ
ｓｒｕｌｖｒｉｇｗｉｈｏｉｉｎａｄｒｎｅｏｎｅｔｔｎｉｎｌｚｄｕｅｈｌａｙｎｔｔｅｐｓｔｎａｇｆｉｄｎａｉｓａａｙｅ．Ａｅｉｓｏｕｖｓｏｅｉｕｌｓｒｎｔｈｏｏｓｒｅｆｃｒｅｆｒｓｄａｔｅｇｈ
位置和范围都是随机的，因而有必要建立一种对受损伤的耐压船体结构形状的数学描述，以便在此基
础上建立对受损伤的耐压船体结构进行应力和稳定性分析的计算模型。

船舶结构强度可靠性分析与评估

船舶结构强度可靠性分析与评估船舶结构的强度可靠性分析与评估是船舶设计和运营过程中非常重要的一环。

船舶结构的强度可靠性分析与评估是指对船舶结构进行全面、系统的评估，以确定其在给定工作环境下的强度可靠性。

本文将从可靠性的定义、影响船舶结构强度可靠性的因素、分析方法以及评估指标等方面进行探讨。

一、可靠性的定义可靠性是指在给定条件下，系统在特定时间内正常工作的能力。

对于船舶结构来说，强度可靠性是指在船舶设计寿命内，船舶结构能够承受设计工况下的荷载，不发生失效的概率。

船舶结构的强度可靠性不仅与结构设计和材料性能有关，还与船舶使用环境及其荷载特点密切相关。

二、影响船舶结构强度可靠性的因素1. 结构设计与材料选择：船舶结构的设计和材料选择是影响强度可靠性的重要因素。

合理的结构设计和选用适当的材料可以提高船舶结构的强度可靠性，减轻结构的载荷。

2. 建造工艺：船舶结构的建造工艺直接影响结构质量和强度可靠性。

良好的施工工艺可以确保结构的合理布置和连接，提高结构的强度可靠性。

3. 检测与维修：船舶结构的检测与维修工作对于保持结构的强度可靠性至关重要。

定期的非破坏性检测和结构维修可以及时发现和修复结构缺陷，减少失效的风险。

4. 环境荷载：船舶在不同运营环境下会受到各种荷载的作用，如风浪荷载、重力荷载、冲击荷载等。

这些荷载会对船舶结构的强度产生影响，进而影响结构的可靠性。

三、分析方法船舶结构强度可靠性分析是一项复杂的工作，需要综合考虑多个因素和数据。

常见的分析方法包括：1. 负荷-强度比法：该方法通过比较荷载和结构强度的大小关系来评估结构的可靠性。

根据不同的荷载组合，计算得到荷载-强度比，进而判断结构的可靠性。

2. 级别评定法：该方法根据结构在不同荷载组合下的失效概率，将结构的可靠性分为不同的级别。

根据级别评定结果，可以确定结构的需求和改进措施。

3. 多参数法：该方法考虑多个参数对结构强度可靠性的影响，并进行多参数分析。

基于概率的油船破损和剩余强度预报

总第208期2020年第8期机械管理开发MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal 208N〇.8, 2020设计理论与方法D01:10.16525/l4-1134/th.2020.08.005基于概率的油船破损和剩余强度预报万乐天(中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所，湖北宜昌443003)摘要：油船搁浅或碰撞时，由于破损程度及位置是偶然的，所以利用概率的方法进行强度评估更加客观。

因此，基于协调共同规范，对某型油船破损强度进行了分析及预报，结果表明，非线性有限元结果与该型预报公式计算结果相差很小，本文预报方法快速准确。

关键词：共同规范概率剩余强度预报中图分类号：U663.2 文献标识码:A文章编号：1003-773X(2020)08-0011-02引言油船破损的位置和程度存在一定的不确定性和随机性，由对结构破坏的程度和分布情况概率统计分析工作的展望，船舶航行途中，通过相关事故的记录和统计学分析，可以初步预估船体外部结构可能发生的破损状态，对于液化石油气、危化品运输经济性和安全性有重要意义[1]。

1计算破损概率1.1碰撞1.2搁浅纵向破损概率：/v=i--Pw-Pjia•(5)横向破损概率：P m=l-(6)垂向区域破损概率：P B V=1"_P缶.(7)式中分别为破损区域位于f后及f前部由MARPOL国际公约相关规定纵向破损概率：Psi=1■(1)垂向破损概率：(2)横向区域破损概率：Pst=^~Psi■(3)式中:足、易分别为损伤区域最后及最前一点离船艉概率;/V凡、八分别为破损区域位于油舱左、右及下部的概率。

令最低点与底板垂向距离为破损高度为f t,则当}矣0.1，^->0.1，时，参数取值为:Ds L)sPfc=(14.5 导)+Us UsP&=0.78+1.1(-^--0.1)Ds(8)距离;、八分别为破损区域位于f后及f前部概率，L为船长;分别为破损区域位于油舱下、上及外部的概率M。

船体结构剩余强度评估方法研究

２．ＭａｒｉｎｅＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００１１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｅｖｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｄａｍａｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｓａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｈｕｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｄｅｔａｉｌｄｅｓｉｇｎｓｔａｇｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｃｏｕｌｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｖｉｖａｌｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙａｆｔｅｒｔｈｅｓｈｉｐｉｓｄａｍａｇｅｄ．Ｔａｋｉｎｇａｄｏｕｂｌｅｈｕｌｌｔａｎｋｅｒａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｃａｌｃｕｌａｔｅｄｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｄａｍａｇｅｄｈｕｌｌｗｉｔｈｂｏｔｈＳＭＩＴＨａｎｄｎｏｎｌｉｎｅａｒＦＥＡｍｅｔｈｏｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｗａｖｅｌｏａｄｓｏｎｔｈｅｄａｍａｇｅｄｈｕｌｌｗｅｒｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔａｎｄａｒｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｉｒｅｃｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄａｍａｇｅｄｓｈｉｐｈｕｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｅｒｔａｉｎｔｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｍｅｔｈｏｄ，ｐｕｔｔｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ；ＳＭＩＴＨｍｅｔｈｏｄ；ｗａｖｅｌｏａｄｓ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒＦＥＡｍｅｔｈｏｄ；ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ

战斗破损和火灾时船体剩余强度的评估

战斗破损和火灾时船体剩余强度的评估
熊治国
【期刊名称】《国外舰船工程》
【年(卷),期】2002(000)010
【摘要】研究舰船在遭受战斗破损和火灾两种紧急情况下的船体剩余强度评估问题.引用了在武器作用下确定设计载荷和船体特征的基本观点.考虑了结构受热对温度应力及钢材的物理和力学性能的影响,并对遭受火灾后船体性能评估强度分析的方法基础进行讨论.
【总页数】3页(P13-15)
【作者】熊治国
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】E9
【相关文献】
1.船体结构剩余强度评估方法研究 [J], 赵健;伍友军;周博
2.基于弯扭耦合的破损船剩余强度评估方法研究 [J], 唐浩云;任慧龙;万千;李陈峰;冯国庆
3.破损舰船剩余强度的可靠性评估方法研究 [J], 任慧龙;李陈峰;李辉;冯国庆
4.破损船体剩余强度衡准研究 [J], 祁恩荣; 崔维成; 万正权; 邱强
5.舱室火灾下船体结构剩余强度分析 [J], 李陈峰;张昆;魏子阳;郭震;许维军
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于余度概念的船舶总纵剩余强度评估

第32卷第11期　1998年11月上海交通大学学报JOU RNAL O F SHAN GHA I J I AO TON G UN I V ER S IT YV o l .32N o.11　N ov .1998　收稿日期:1998204210魏　东:男,1971年生,博士生.邮编:200030基于余度概念的船舶总纵剩余强度评估魏　东,　张圣坤(上海交通大学船舶与海洋工程学院)摘　要　选取合适的概率余度衡准,并根据AB S 的要求列出船舶在触礁与碰撞损伤后的极限状态方程,可计算出船舶在事故损伤下的余度.为考虑疲劳腐蚀等必然损伤的影响,建立了船体梁层次的安全评估框架及对各类损伤定义对应余度的破坏水平,并根据模糊合成规则得到总体评估结果.算例表明,采用概率余度(相对指标)作为剩余强度衡准比确定性衡准和可靠性指标能获得更一致的结果.为反映评估中不确定性因素,利用模糊方法评估多种损伤下的船舶安全性是合理的.关键词　结构失效;余度;根限强度;模糊安全评估中图法分类号　U 661.4;T P 318S hip Long itud ina l Re s idua l S tre ng th As s e s sm e ntB a s e d on Re dunda ncyW ei D ong ,　Z hang S heng kunSchoo l of N aval A rch itectu re &O cean Engineering ,Shanghai J iao tong U n iversity ,Ch inaAbs tra c t M arine acciden ts have m ade p eop le to realize it a m u st to estab lish assess m en t of residualstrength after sh i p structu re dam age happ ened .Fo reign classificati on s ,such as AB S 、D nV ,have regu 2lated the residual strength in code ,bu t the assess m en t based on reliab ility is still in develop ing .T h is article review s the cu rren t research ,discu sses the p ri m ary assess m en t m ethod of longitudinal residual strength based on redundancy .It selects app rop riate p robab ility redundancy ,w rites ou t the u lti m ate state of grounding and crash ing acco rding to AB S ru les ,then calcu lates redundancy after sh i p dam 2age .Con sidering effects of fatigue and co rro si on ,the assess m en t fram e of hu ll girder is p resen ted .T he relati on of failu re level and redundancy is defined fo r differen t dam ages ,and the w ho le assess 2m en t resu lt acco rding to fuzzy syn thesized ru le is attained .A n exam p le show s that u sing p robab ility redundancy (relative index )as residual strength target is better than of that determ in istic index and reliab ility index ;fo r reflecting the non 2determ in istic facto rs ,it’s su itab le to assess the safety of dam 2aged sh i p u sing fuzzy m ethod .Ke y w o rds structu re failu re ;redundancy ;u lti m ate strength ;fuzzy safety assess m en t近来年随着大量工程设计、结构系列实验与实践经验的积累,人们对结构失效机理有了更深入的了解,可靠性分析计算模型在结构工程设计与评估中得到越来越广泛地应用,这些都是开展船舶概率剩余强度研究的基础.由于船舶结构的损伤形式与计算十分复杂,而总纵强度在船舶结构强度的评价中最为重要,因此,本文拟以船舶损伤后的总纵剩余强度作为船体梁层次上的强度标准,研究其概率余度形式的评估过程.1　结构余度衡准结构余度通常包括结构的储备强度和剩余强度,结构储备强度主要是指设计载荷与可承受的极限载荷之差,而剩余强度则是结构系统在某些构件受损或失效后能继续承载的能力.本文只考虑结构受损后的余度,而对上述两类定义不加区分.现有的余度衡准(定义)十分繁杂,可分为确定性与概率性两类,确定性衡准类似传统的安全因子,本文将只讨论概率余度衡准.文献[1～3]中对各种表达式作了很好地归纳.俞庆等[3]注意到前述余度衡准定义中“一个构件失效定义”的模糊性及不考虑损伤事件本身发生概率的缺陷,提出的衡准为P 3r =p (i )f p (d )f(1)p (i )f 为设计方案或新建成结构在设计载荷下的失效概率,考虑后续服役期内结构的损伤模型,损伤结构的失效概率为p (d )f .文献[1～3]中的余度衡准在实际计算时数值比较分散,对反映舰船剩余强度概念和作为评价指标不太方便.本文的余度衡准定义与式(1)相同,船舶结构的失效概率一般在10-6～0.1,按式(1)得到的余度因子在10-5～1,为对其归整,重新定义余度衡准为P r =[10+lg (P 3r )] 10(2)由上述假设,余度衡准为1时,相当于结构处于完整状态.2　船舶损伤余度模型船舶损伤事件一般分为两类:一类为必然事件,如结构部件的疲劳、腐蚀等;另一类为偶然事件,如碰撞、触礁等.对前一类损伤如疲劳,由其随时间对构件剖面的折减描述,对后一类可通过对损伤确定性的分析(如规范要求)来研究典型损伤对应的可靠性水平,本文主要研究后一类损伤的余度模型.美国船级社(AB S )规范对触礁与碰撞损伤提出了具体的校核要求[4],本文准备根据这些要求研究舰船结构的损伤余度.2.1　触礁损伤限制状态假定损伤位置位于船中或计算弯矩最大剖面处,该处船底板架按AB S 要求进行折减,AB S 提出了损伤后的总强度要求,这实际上是服役使用要求,以下还将给出极限强度限制下的要求,静水载荷与波浪载荷均值均由规范设计公式计算.极限强度限制状态方程为X u Mu-K s M s -K w M w ≥0(3)AB S 规定的使用限制状态方程为Ma-0.9(K s M s +K w M w )≥0(4)式中:X u 为主观不确定因子;M u 、M a 分别为极限弯矩与名义允许弯矩;M s 、M w 为静水、波浪载荷;K s 、K w 分别为静水、波浪载荷组合因子.2.2　碰撞损伤限制状态假定损伤位置位于L 4或计算剪力最大剖面处,该处舷侧板架按AB S 要求进行折减,AB S 要求同时校核剩余弯矩与剪力.极限强度限制状态方程除式(4)外,还要加上极限剪应力限制方程:Σ～u G d -K s F s -K w F w ≥0(5)AB S 规定的使用极限状态方程除式(5)外,也要加上名义剪应力限制方程:1.1Σa G d -K s F s -K w F w ≥0(6)式中:Σu 、Σa 分别为极限、名义剪应力;F s 、F w 分别为静水、波浪剪力,后者均值由规范计算;G d 为相当剩余剪切模量.利用式(2)计算概率余度,其中需要计算完善状态的可靠度,极限状态方程形式与式(3)～(6)类似,但规范规定的载荷组合因子与损伤状态不同.3　受损船舶结构安全评估模糊模型船舶结构的安全状况关系到重大的财产与生命安全,人们希望建立合理的安全评估体系,尽量准确53　第11期魏　东,等:基于余度概念的船舶总纵剩余强度评估地反映结构的安全水平.实际工程结构问题中含有不少不确定因素,客观不确定性主要指所处理的物理量的实际可变性和随机性,可用概率分布和随机过程来描述,结构系统可靠性分析可处理这类不确定性.主观不确定性指由于资料或知识的缺乏在分析计算中作出的各种简化、假设、近似、判断引起的,这种不确定性只能根据经验的积累和主观判断确定,因而适合于用模糊数学的主观或经验隶属度概念来描述.这里给出一个以船体梁层次上损伤余度为评价指标的简化评估模型,考虑船梁的失效模式为总纵极限弯矩下破坏,损坏类型为疲劳、腐蚀损伤下船体剖面纵向构件有效面积减少;偶然事故损伤下对损伤区域纵向构件有效承载面积的折减.假定上述损伤事件(偶然损伤事件A 、疲劳损伤事件B 、腐蚀损伤事件C )相互独立,以损伤余度作为破坏水平的量度,参照A yyub [5]的作法,在一定的损伤余度范围定义破坏水平函数,即将破坏定义为模糊隶属度形式,各破坏水平函数如图1和图2所示,一般所用的半升岭形函数以折线方式代替.图中参数值由实船损伤统计和余度分析得到,这里取经验假定值.各损伤对安全水平的重要度因子应视损伤发生概率及严重程度通过统计分析确定,可能随航线、结构状况、服役时间等而不同,这里假定为g (x i )={A 0.7,B 0.2,C 0.1}.分别求得各损伤事件的余度后,由破坏水平函数求得对应的破坏隶属度值h (x i ),即可判断各种损伤的严重程度,如果想得到总体安全水平指标Λ,只要按模糊合成规则进行计算:Λ=h (x i ) g (x i )(7)式中.为模糊合成运算符号,有许多形式,这里取为简单加权和.更合理的评估模型应考虑采用多级综合评判形式.最后得到评估结果的表达式为:{A ΛA 、B ΛB 、C ΛC Λ}.其中:Λi 为各损伤程度的安全水平值(破坏水平);Λ为结构总体安全水平值.图1　偶然损伤破坏水平F ig .1　A cciden tal dam age failu re level图2　必然损伤破坏水平F ig .2　D eterm in istic dam age failu re level4　算　例本文引用的算例为文献[6]中的一艘38400DW T 双壳油轮.本文只考虑极限强度限制状态下的余度模型,即利用式(2)和式(3),假定偶然损伤为AB S 规定的触礁破损状态,载荷组合因子取AB S 规范值,完整与触礁损伤后船体的极限弯矩及静水、波浪弯矩设计值如表1所示,随机变量服从的概率分布和统计特征由表2列出,这里假定波浪载荷设计值服从极值型分布,且每年出现一次.总纵失效概率由不相关的中垂与中拱失效概率求和得到.假定船舶总寿命期为20a ,材料性能每5a 下降5%,分别求得服役期初始、服役5a 、10a 、15a 的损伤余度,列入表3,其中必然损伤(疲劳、腐蚀)的失效概率取相似船型值.表1　极限弯矩及设计载荷值Tab .1　Ulti m a te bend i ng m o m en t and design loadM N ・m项　目Mu中拱中垂Ms中拱中垂M w中拱中垂完整状态4325-38361125-10171612-1721触礁状态4165-36421125-10171612-172163上　海　交　通　大　学　学　报第32卷　表2　随机变量要素Tab.2　Stocha stic var i ables 变量(M N ・m )服从概率分布均　值变异系数(或均方差)M u 确定性X u 正态分布1.0COV =0.15Ms正态分布0.6Ms w d 、M s w d COV =0.40,0.15M w 极值型分布wM w d Ρ=0.2142M w d 注:M s w d 、M w d 分别为表1所列设计值;w =0.359+0.167[ln (m )+0.5772],m 为极值在预期寿命内出现的次数表3　各损伤事件失效概率和余度(静水弯矩取第一种情况)Tab.3　Fa ilure probability and redundancy of d ifferen t damage even t 服役期 a触礁损伤p (i )f (×10-4)p (d )f(×10-4)余度疲劳损伤p (i )f (×10-4)p (d )f(×10-4)余度腐蚀损伤p (i )f (×10-4)p (d )f(×10-4)余度01.2812.1620.9775.00　1.005.00 1.0051.2813.1260.9615.00 1.000.9705.00 1.00 0.970101.2814.2360.9485.004.000.9105.003.1200.920151.2814.4840.9465.0030.000.8205.0012.500.860 注:静水弯矩取第二种情况计算时,与第一种情况比较,失效概率差别较大,但相应余度值分别为:0.967,0.960,0.945,0.941,十分接近表中数值,说明所用的余度衡准是合理的.表4　损伤评估结果Tab.4　Damage a ssess m en t result 服役期 a损伤水平触礁疲劳腐蚀总体安全水平00.9081.001.000.93650.8440.940.940.873100.7880.820.840.800150.7760.160.480.623 得到各损伤余度后,便可进行各损伤事件下和总体安全水平的评估,结果列入表4中.从表中可直观地看出各种损伤的危险程度,如服役第10a ,在发生触礁损伤时,所有各种损伤在余度水平上已处于中等破坏范围.总体安全水平随服役期增长是下降的,其中,疲劳、腐蚀损伤在服役10a 后呈加速发展,而偶然损伤在不考虑其他失效模式相关性时,安全水平的下降趋缓.商船因结构损伤导致事故很大一部分发生在服役10～15a 左右,其疲劳、腐蚀损伤已累积到比较危险的程度,如再发生偶然事故,容易导致船体结构整体破坏.整体安全水平值只起相对比较作用,但低于0.8时说明结构处于较危险的程度,必须进行全面检修.5　结　语本文对基于余度概念的船舶剩余强度评估研究作了评述,并建立了总纵强度的余度模型和船梁层次的评价模型,算例表明评价方法是有效的.但是本文仅考虑了总纵弯曲失效,对时变可靠度的计算作了简化处理,评价模型也相当简单,这些都需要在研究中进一步完善.参考文献1　Efstrati o s N iko laidis ,R akesh K Kapan ia .System reliab ility and redundancy of m arine structu res .J S R ,1990,34(1):48～592　张圣坤,陈凯声,沐　阳,等.受损结构余度评估的半概率方法.海洋工程,1994,12(3):1～73　俞　庆,张圣坤,沐　阳,等.基于余度概念的受损船体总纵剩余强度预报.中国造船,1996,(1):30～374　Gu ide fo r dynam ic based design and evaluati on of bu lk carrier tructu res .ABS ,1995.5　A yyub M ,L ai K W .Structu ral reliab ility assess m en t w ith am b igu ity and vagueness in failu re .J N aval Engineers ,1992,104(3):21～356　Paik K ,Pedersen P T .Si m p le assess m en t of po st 2grounding loads and strength of sh i p s.In t J O ffsho re and Po lar Engineering ,1997,7(2):141～14573　第11期魏　东,等:基于余度概念的船舶总纵剩余强度评估。

破损散货船剩余极限强度的评估与分析

破损散货船剩余极限强度的评估与分析黄迎春;杨平【摘要】船体发生破损后.其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜.根据IACS 共同规范(CSR),采用逐步破坏分析法计算船体梁在不同破损情况下的剩余极限强度,同时编制了计算程序.对1艘散货船在完整和不同破损状态下的船体结构安全性进行了系统评估,并得到了一些有意义的结论.【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2008(003)006【总页数】4页(P34-37)【关键词】共同规范;破损船体;剩余极限强度;碰撞和搁浅【作者】黄迎春;杨平【作者单位】武汉理工大学,交通学院,湖北,武汉,430063;武汉理工大学,交通学院,湖北,武汉,430063【正文语种】中文【中图分类】U674.1341 引言在船舶发生碰撞和搁浅事故后，船体的总体强度和局部强度受到了很大的削弱。

因此,在救援、拖航中，如果采取的措施不当，可能因为船体剩余强度不够而发生进一步的破坏和更加严重的事故[1]。

为了进行救援和防止海洋污染，船体应保持足够水平的剩余强度[2]。

由于船体破损属于非常状态，因此应以船体剩余强度来评估其安全性。

近年来，国际船级社协会(IACS)一直在致力于散货船和油船共同结构规范的制定与实施工作。

在充分考虑了各方面因素之后，IACS把2006年4月1日作为规范最终生效日期。

本文考虑了破损船体在倾斜状态下逐步破坏的力学特性[3]，基于IACS共同规范确定的散货船应力—应变关系，开发编制了散货船结构极限强度的计算程序，用此程序系统计算了某散货船在完整和破损状态下的船体结构极限弯矩，最后得出了一些有应用价值或指导意义的结论。

2 破损船体剩余极限强度评估2.1 破损模型和剩余极限强度评估指标船舶在营运中最多见的破损包括碰撞/搁浅两种情况，具体破损状态或程度可通过对过去破损纪录的统计分析来推断其典型破损状态。

文献给出了上述两种破损情况下最不利的破损部位和范围，对于散货船情况如图1所示。

船舶破舱后船体剩余强度思考

船舶破舱后船体剩余强度思考随着经济的发展和贸易往来的日益密切，远洋船舶在经济贸易中发挥着至关重要的作用。

由船舶碰撞所致的船体破损、人员伤亡、货物损坏、油品泄露等问题尤为突出。

一旦船体发生破损，一方面会减弱船体结构的使用强度；另一方面也会因船舶内进水导致舷外水载荷与最终悬浮状态发生改变。

由此可见，有必要加强对船舶破舱后的剩余强度进行研究。

1船舶破舱后船体剩余强度分析的必要性不论从船舶的经济性因素、安全性因素，还是从环境保护的角度来看，研究船舶破舱后船体的剩余强度，有利于对船体的剩余强度进行快速合校核，有利于保障海上生命的安全，有利于提高救援工作效率。

2船舶破舱后船体剩余强度的有限元法理论2.1有限元法的分类有限元法可分为非线性有限元法与线性有限元法两类。

本文对船体结构破损的研究主要通过非线性有限元法进行。

非线性有限元法又可分为三类：第一，材料非线性，因始终假设以无限小量为位移分量，非线性结果则仅由应变关系与应力关系而得出，所以，仍旧能够使用应变与应力对其进行描述。

但材料的应力与应变性质容易受环境温度、加载历史、加载时长等的影响；第二，几何非线性，由于非线性关系始终发生在位移之间，所以容易产生几何非线性；第三，状态非线性，状态非线性多由系统刚度与边界条件所致，譬如摩擦、接触等。

因系统状态始终处于变化态势，导致系统刚度与边界条件也会不断地变动，如此即形成了状态非线性问题。

2.2非线性基础原理对于几何非线性或材料非线性问题的计算分析，需在对有限个单元进行离散分类后，将其简化为N变量，经N个方程组共同构成非线性方程组。

Ψ1（1▪▪▪▪，αN）=0，①ΨN（α1▪▪▪▪，αN）=0，②公式中，（α1▪▪▪▪，αN）代表未知量；Ψ1 ▪▪▪▪ΨN 代表N维Euclid空间开域D上的实时函数，它们通常是α1▪▪▪▪，αN的非线性函数。

若在其中引用相关矢量记号，则得出：=[α1▪▪▪▪，αN]T，=[Ψ1▪▪▪▪ΨN]T，③=[0▪▪▪▪，0]根据上述方程，可将其简化为下述矢量方程：=（）= ④为重点强调力学含义，可对方程④进行改写，公式如下：（）= （）—= ⑤公式中表示尚未明确的节点位移矢量；（）表示节点力矢量，重点突出内力的等效节点；代表节点力矢量，重点突出载荷的等效节点。

破损舰船剩余强度的可靠性评估方法研究

第14卷第7期船舶力学Vol.14No.7 2010年7月Journal of Ship Mechanics Jul.2010文章编号：1007-7294（2010）07-0757-08破损舰船剩余强度的可靠性评估方法研究任慧龙，李陈峰，李辉，冯国庆（哈尔滨工程大学船舶工程学院，哈尔滨150001）摘要：为了合理地评估破损舰船的剩余强度，基于可靠性方法，考虑剩余承载能力和外载荷的不确定性，给出了一种计算破损舰船剩余强度的方法。

应用该可靠性评估方法和LR军规的确定性方法对某舰的剩余强度进行评估，计算结果表明两种方法的评估结论相吻合，且采用可靠性方法计算破损舰船的失效概率能更清晰地反映出舰船在破损情况下的残存能力，可以定量地给出海况、船体破损程度、浪向、航速等参数对残存能力的影响，是值得深入研究的方法。

同时，还对破口尺寸的变化对剩余强度的影响进行了分析。

关键词：破损舰船；剩余强度；剩余承载能力；破损载荷；可靠性；失效概率中图分类号：U661.43文献标识码：AReliability assessment method of residual strengthof damaged warshipsREN Hui-long,LI Chen-feng,LI Hui,FENG Guo-qing(College of Shipbuilding Engineering,Harbin Engineering University,Harbin150001,China)Abstract：In order to assess the residual strength of damaged warships reasonably,based on the reliability method,a method for analyzing the damaged warship’s residual strength is presented by considering the un-certainties of residual capability and loads.A warship is taken as an example to compute its residual strength by using this method and the certainty method recommend by LR naval ship rules.The conclusions of reli-ability assessment are quite tally with the results of the certainty method.Moreover,the reliability method presented in this paper can reflect the residual condition of damaged warship more clearly through calcu-lating its failure probability and this method makes quantitative analysis about the effects of sea conditions, damaged degree,sea direction and ship speed,etc.At the same time,the sizes of broken holes which may evidently affect the residual strength are investigated.Key words:damaged warship;residual strength;residual bearing capacity;loads of damaged ship;reliability;failure probability1引言现代海战中，舰船容易遭受武器的攻击，同时也可能因意外事故等造成结构的破损，这时需要及时对它的剩余强度进行准确的评估。