海洋工程结构物疲劳强度评估指南
南海半潜式生产平台结构疲劳安全监测及评估研究
三、关键节点的疲劳试验研究
1、必要性及现有研究进展
为了验证基于有限元方法的平台疲劳分析结果的准确性,需要对关键节点进行 疲劳试验研究。通过疲劳试验,可以获得关键节点的真实疲劳性能参数和损伤 机理,为结构设计和优化提供依据。目前,国内外学者已经开展了一系列针对 深水半潜式平台的疲劳试验研究。
5、保护海洋环境:南海海域的海洋环境复杂多变,对半潜式生产平台的安全 性提出了更高的要求。通过有效的结构疲劳监测和评估,可以避免因平台损坏 导致的原油泄漏等环境事故的发生,保护海洋生态环境。
6、推动相关技术的发展:结构疲劳监测和评估涉及多个学科和技术领域,包 括材料科学、机械工程、电子工程、计算机科学等。通过在南海半潜式生产平 台上的应用和研究,可以推动这些技术的发展和创新。
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一、平台结构疲劳监测
半潜式生产平台结构的疲劳监测通常涉及多种技术手段,包括无损检测、声发 射监测和光纤传感等。无损检测技术,如超声波、射线探伤和磁粉探伤等,可 以在不损伤平台结构的前提下,检测出裂纹、腐蚀等损伤。声发射监测技术则 可以实时监测平台结构内部裂纹的产生和扩展,为结构的损伤评估提供依据。 光纤传感技术则利用光纤对物理量的敏感特性,可以实现对平台结构的实时、 远程和长期监测。
二、深水半潜式平台的疲劳分析
1、影响因素
深水半潜式平台的疲劳损伤受到多种因素的影响,包括波浪载荷、地震载荷、 平台结构形式、材料性能等。其中,波浪载荷和地震载荷是导致平台结构产生 疲劳损伤的主要因素。此外,平台结构形式和材料性能也会对疲劳损伤产生影 响。
海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究-概述说明以及解释
海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法研究-概述说明以及解释1.引言引言部分1.1 概述近几十年来,随着海洋工程的快速发展,海洋工程结构的腐蚀疲劳问题已成为影响海洋工程安全可靠运行的重要因素之一。
腐蚀疲劳是指结构在强烈海洋环境中受到腐蚀作用,导致其力学性能逐渐下降,并在实际载荷作用下发展出疲劳裂纹的现象。
由于海洋环境的复杂性和严酷性,腐蚀疲劳问题对海洋工程结构的安全性和可靠性产生了严重威胁,因此对海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命进行准确评估具有重要意义。
1.2 文章结构本文分为六个主要部分。
首先是引言部分,介绍了研究的背景、意义以及论文的结构。
其次,文献综述部分对目前关于海洋工程结构腐蚀疲劳寿命评估方法的研究进行了系统总结和分析,包括常用的试验方法、模型及其优缺点。
然后,本文提出了一种基于xxx原理的海洋工程结构腐蚀疲劳寿命评估方法,包括xxx的理论基础、建模方法和计算流程。
接着,我们通过实验验证了该方法的准确性和可靠性,并与现有方法进行了对比。
最后,本文总结了研究成果,讨论了该方法存在的不足和未来的研究方向。
1.3 目的本文的目的是通过对海洋工程结构的腐蚀疲劳寿命评估方法进行研究,提供一种准确、可靠、适用于实际工程应用的评估方法,为海洋工程结构的设计、检测和维护提供科学依据。
通过对现有的腐蚀疲劳评估方法的总结和分析,本文旨在解决目前方法存在的不足之处,并提出一种更加准确可靠的评估方法。
本文的研究成果将有助于提高海洋工程结构的安全性和可靠性,减少事故风险,促进海洋工程的可持续发展。
2.正文2.1 腐蚀疲劳的定义和机理腐蚀疲劳是指海洋工程结构在受到海水腐蚀的同时,还要承受波浪和风力等外界载荷作用下的疲劳破坏。
腐蚀疲劳的发生会对海洋工程结构的安全性能和使用寿命造成严重影响。
因此,对于腐蚀疲劳的评估方法的研究具有重要意义。
腐蚀疲劳的机理主要包括海水腐蚀作用、载荷作用及其交互作用。
首先,海水腐蚀会使得结构材料的强度和韧性下降,破坏其原有的防护层,进一步加速结构的腐蚀速度。
《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南(2021)》发布
4 结论以某型号的自升式平台坠物风险较大的作业甲板为对象,根据实际工况建立有限元模型,结果显示立管坠落后不仅会穿透甲板,还依旧以较大的动能继续向下坠落,对下部结构和设备造成很大威胁。
通过将纵骨由角钢替换为T型材和增加纵骨的数量都可以有效防止甲板被击穿,且增加纵骨数量的改良方案效果较为明显。
本研究可以为工程设计实践提供一定的指导。
参考文献:[1]郝灜. 物体坠落对平台甲板冲击破坏的判据研究[D].哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2009.[2]HSE UK. An Examination of the Number andFrequency of Serious Dropped Object and Swinging Load Involving Cranes and Lifting Devices on Offshore Installations for the Period 1981 to 1995[R]. 1996. [3]DNV. Accident Statistics for Mobile Offshore Units onthe UK Continental Shelf 1980—1998[S]. 1996.[4]张海, 刘蕊, 王秀存, 等. 坠落物体产生的冲击载荷对海底管线的损伤分析[J]. 海洋技术, 2008 (1):77-80.[5]ALSOS H S, AMADH J. On the Resistance toPenetration of Stiffened Plates, Part II, Experiments[J].International Journal of Impact Engineering, 2009, 36 (6): 799-807.[6]CHO S R, LEE H S. Experimental and AnalyticalInvestigations on the Response of Stiffened Plates Subjected to Lateral Collisions[J]. Marine Structures, 2009, 22 (1): 84-95.[7]ALSOS H S, AMADH J, HOPPERSTAD O S. On theResistance to Penetration of Stiffened Plates, Part II: Numerical Analysis[J]. International Journal of Impact Engineering, 2009, 36 (7): 875-887.[8]DNV. Design Against Accidental Loads, RecommendedPractice: DNV-RP-C204[S]. 2010.[9]BV. Rules for the Classification of Offshore Units[S].2013.[10]彭大炜, 张世联. 结构极限强度分析的三种有限元解法研究[J]. 中国海洋平台, 2010, 25(2): 1-5.《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南(2021)》发布《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南(2021)》于2021年2月22日发布,于2021年4月1日生效。
船舶与海洋工程中的结构强度与抗波性能分析
船舶与海洋工程中的结构强度与抗波性能分析摘要:随着全球海洋事务的快速发展,对船舶和海洋工程的结构强度和抗波性能的研究日益重要。
本文旨在分析船舶与海洋工程中的结构强度和抗波性能,并探讨其影响因素。
通过数值模拟和实验研究,探讨了材料特性、结构形式、设计参数等因素对船舶和海洋工程的强度和稳定性的影响。
研究结果表明,合理的结构设计、优良的材料选择以及适当的波浪响应控制技术是确保船舶和海洋工程安全性和可靠性的关键。
本研究为船舶与海洋工程的结构设计和工程实践提供了可靠的理论基础和实用指导。
关键词:船舶;海洋工程;结构强度;抗波性能引言随着全球海洋事务的迅速发展,船舶和海洋工程的结构强度和抗波性能研究变得日益重要。
本文旨在分析船舶与海洋工程中的结构强度和抗波性能,并探讨影响因素。
通过数值模拟和实验研究,研究了材料特性、结构形式以及设计参数对强度和稳定性的影响。
合理的设计、优良的材料选择和适当的波浪响应控制技术是确保船舶和海洋工程安全可靠的关键。
本研究为结构设计和工程实践提供了可靠的理论基础和实用指导。
1.材料特性对结构强度的影响材料特性对船舶和海洋工程的结构强度具有重要影响。
材料的强度和韧性直接影响结构的承载能力和抵抗外部载荷的能力。
高强度材料可以提供更大的抗弯刚度和拉压强度,从而增强结构的稳定性和耐久性。
材料的耐腐蚀性和防护性能对于长期在海洋环境中运行的船舶和海洋工程至关重要。
合适的防腐涂层和材料选择可以有效延长结构的使用寿命并降低维护成本。
材料的疲劳性能和断裂韧性也是考虑的重要因素,它们决定了结构在多次循环载荷下的耐久性和安全性。
因此,在船舶和海洋工程的设计中,合理选择和评估材料特性是确保结构强度的关键步骤。
2.抗波性能分析抗波性能是船舶和海洋工程设计中的重要方面,其目的是确保结构在复杂海洋环境中的安全性和可靠性。
波浪对船舶和海洋工程的影响包括波浪力、波浪冲击、波浪荷载等,这些均可能对结构产生破坏性影响。
论船体结构疲劳强度的检验
论船体结构疲劳强度的检验摘要:船体结构局部因磨损、腐蚀、脱焊、裂纹等缺陷,导致疲劳强度不足,引发重大事故。
为此从保障航运生产安全的实际要求出发,对船体疲劳强度校核的意义、校核的部位及实用的校核方法给出了详细的说明,并结合计算软件的开发介绍了进行船体疲劳强度校核的计算流程。
关键词:船体结构;疲劳强度;检验方法中图分类号:u661.431. 疲劳破坏和疲劳强度材料在交变载荷的作用下发生破损断裂,称为材料的疲劳破坏。
材料抵抗这种破坏的能力称为疲劳强度。
试验表明,钢材在循环弯曲下的疲劳极限约为单调载荷极限40%,这足以说明疲劳强度对处于不断循环弯曲和扭转中的船体结构的致关重要性。
疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一,特别是对于大型船舶和使用高强度钢的船舶,问题尤为突出。
在海洋上航行的船舶长期处在较为严重的腐蚀环境中,腐蚀严重削弱了船体结构的疲劳强度。
日本船级社所做的调查指出,舷侧外板产生的裂纹,有一半以上是在严重腐蚀的舱内肋骨处发生的。
加强对营运数年船舶的结构检测,并根据检测的数据进行疲劳强度检验和安全性评估,是当前各国非常重视和关注的问题。
这项船舶安检工作首先应在一些重要的船舶上实施,如油船、散货船、集装箱船等。
2.疲劳强度检验部位的选择船体疲劳强度检验部位的选择,应包括两个方面:第一是船体承受疲劳载荷比较大的部位,因而是疲劳损伤比较严重的地方;第二是腐蚀比较严重的部位,因而也是应力集中的地方,常出现裂纹源和开裂。
由于波浪弯矩和波浪扭矩的最大值通常发生在船中附近,船舶中部货舱区域是发生疲劳损伤最严重的地方之一,所以首先要求对船中货舱区域的结构进行疲劳强度检验。
对油船而言,在船体结构检测时,应注意选择甲板纵骨和船底纵骨与强横向框架和横舱壁的连接部位,以及在吃水线附近1.1d~0.3d范围内的纵骨。
对散货船而言,应选择货舱内主肋骨与顶边舱和底边舱连接的两端肘板,以及甲板纵骨和船底纵骨与横向强框架和横舱壁的连接部位!对集装箱船,除了应选择甲板纵骨、舷侧纵骨和船底纵骨与强横向框架和横舱壁的连接部位,还应选择货舱大开口两端处的舱口角隅。
《船体结构疲劳强度指南》(2007)简介
《船体结构疲劳强度指南》(2007)简介
佚名
【期刊名称】《船舶标准化工程师》
【年(卷),期】2008(41)2
【摘要】中国船级社编制《船体结构疲劳强度指南》(2007)。
该指南是在我社《船体结构疲劳强度指南》(2001)的基础上进行了补充和修改,以满足当前船体结构疲劳分析与设计的需求。
主要补充和修改内容包括:补充完善了第五章,修改为热点应力方法,通过第五章的方法,船体结构的热点应力用直接计算的方法求解,
【总页数】1页(P44-44)
【关键词】船体结构;疲劳强度;指南;修改内容;热点应力;中国船级社;疲劳分析【正文语种】中文
【中图分类】U663;TG405
【相关文献】
1.《船体结构建造监控指南》简介 [J],
2.《车辆运输船舶船体结构指南》(试行)简介 [J],
3.《钢夹层板材料船舶结构建造指南》(2007)简介 [J],
4.《船体结构疲劳强度指南》 [J],
5.基于《船体结构疲劳强度指南》的有限元改进算法 [J], 张未;於锐
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基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估
基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估万松林;曹俊伟;王宇;刘加一【摘要】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.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)009【总页数】7页(P32-38)【关键词】疲劳强度;谱分析法;三维势流理论【作者】万松林;曹俊伟;王宇;刘加一【作者单位】海军驻436厂军事代表室,上海 201913;中国舰船研究设计中心,湖北武汉 430064;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074;华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】U663.20 引言船舶结构设计结合了多个学科,是一个复杂的综合分析过程,疲劳强度是其中不可或缺的一个环节。
某些船舶在实际应用中,要求能在恶劣的环境条件下长时间进行远洋航行,这就使得船舶在水中承受了更多的交变载荷,也更容易遭到疲劳强度破坏而不是静力破坏。
在交变载荷的作用下,疲劳破坏更容易发生,在远远低于强度极限的时候,疲劳失效就有可能产生在局部高应力的区域[1 – 3]。
目前对于船舶的疲劳寿命,普遍采用的是基于相关规范运用简化算法来进行校核,这种校核方式计算简单,能快速根据经验公式进行疲劳强度的校核,并估算出疲劳寿命[4]。
然而,基于经验公式的简化算法对舰船结构形式,位置带来的应力变化表现并不敏感,故而有时不能有效识别出不同结构形式变化造成的疲劳强度的不同,也不能根据不同海况做出针对性的分析[5 – 7],对后面的舰船结构设计也带来了一些不便。
《船体结构疲劳强度指南》
《船体结构疲劳强度指南》船体结构的疲劳强度指南是为了帮助船舶的设计和维护工程师正确评估和处理船体在长期使用过程中可能产生的疲劳破坏问题而编制的一本指导手册。
本文将介绍船体结构疲劳强度指南的内容和目的,并说明其对船舶设计和维护的重要性。
船体是船舶的基本骨架,支撑着船舶的各个部分及其载荷,承受着各种力量和应力作用。
由于航海环境的复杂性和船舶的使用特点,船体在长期使用过程中可能会受到疲劳破坏的影响。
船体的疲劳破坏可能导致严重的安全问题和经济损失,因此对船体疲劳强度进行合理的评估和控制是十分重要的。
船体结构疲劳强度指南主要包括以下内容:1.船体疲劳强度评估方法:介绍船体疲劳强度评估的基本原理、方法和步骤。
包括载荷和应力计算方法、疲劳寿命预测方法以及疲劳裕度的评估方法等。
2. 疲劳强度评估标准和准则:提供了船体疲劳强度评估的标准和准则。
根据国际海事组织(IMO)和国际船级社会(ClassNK)等相关规定和要求,对船体疲劳裕度、疲劳寿命和疲劳强度等方面的评估标准进行了详细的说明和解释。
3.疲劳强度改进方法和措施:根据船体结构的特点和疲劳破坏的原因,提供了一些改进船体疲劳强度的方法和措施。
包括材料选择、结构设计、焊接工艺、船舶操作和维护等方面的内容。
4.疲劳监测和维护方法:介绍了船体疲劳监测和维护的方法。
包括结构应力监测、疲劳损伤识别和评估、疲劳裂纹的检测和修复等方面的内容。
并提供了相应的监测和维护工具和设备的使用指南。
船体结构疲劳强度指南的目的是为了帮助船舶设计和维护工程师正确评估和处理船体疲劳破坏问题,确保船舶的安全运行和寿命。
船体疲劳强度评估和控制是船舶设计和维护的关键环节,对于船舶的性能和可靠性具有重要影响。
船舶设计阶段,通过科学的疲劳强度评估和改进措施的设计,可以最大限度地提高船体的疲劳寿命,减少疲劳破坏带来的安全风险和维修成本。
船舶维护阶段,通过定期的疲劳监测和维护,可以及时发现和修复船体的疲劳损伤,防止其进一步发展和扩大,并延长船舶的使用寿命。
海洋工程结构物疲劳强度评估指南
附录 1 S-N 曲线疲劳评估中对应的节点分类.......................................................52
第 1 节 本附录采用的节点分类.................................................................................52
第 4 章 疲劳安全系数 .............................................................................................33
第 1 节 一般规定.........................................................................................................33
第 5 章 简化疲劳分析方法 .....................................................................................35
第 1 节 一般规定.........................................................................................................35 第 2 节 数学推导.........................................................................................................35 第 3 节 简化疲劳方法在导管架式固定海上设施中的应用 .....................................38
船舶与海洋工程结构极限强度分析
船舶与海洋工程结构极限强度分析汇报人:2024-01-03•船舶与海洋工程结构概述•船舶与海洋工程结构极限强度分析的基本概念目录•船舶与海洋工程结构极限强度的计算•船舶与海洋工程结构极限强度的评估与优化•船舶与海洋工程结构极限强度分析的挑战与展望目录01船舶与海洋工程结构概述船舶与海洋工程结构主要包括船体结构、甲板结构、舱室结构、上层建筑等,每种结构都有其独特的特点和功能。
甲板结构和舱室结构主要承受货物、人员等重量,要求具有足够的承载能力和稳定性。
船体结构是船舶的主体结构,包括船壳和船肋,主要承受船舶的静载和动载,要求具有足够的强度和稳定性。
上层建筑主要用于安装各种设备和容纳人员,要求具有足够的空间和稳定性。
船舶与海洋工程结构的类型和特点船舶与海洋工程结构是实现海洋资源开发和利用的重要基础设施,对于保障国家安全、促进经济发展具有重要意义。
船舶与海洋工程结构的强度和稳定性直接关系到船舶和海洋工程设施的安全性和可靠性,对于保障人员生命安全和货物安全具有重要意义。
船舶与海洋工程结构的建造和维护需要耗费大量的人力和物力,因此合理的结构设计可以降低建造和维护成本,提高经济效益。
船舶与海洋工程结构的重要性船舶与海洋工程结构的发展趋势随着科技的不断进步和人类对海洋资源的不断开发利用,船舶与海洋工程结构的设计和建造技术也在不断发展和完善。
未来船舶与海洋工程结构的发展将更加注重环保、节能和智能化,例如采用新型材料、优化结构设计、提高建造精度等方面。
未来船舶与海洋工程结构的发展将更加注重安全性和可靠性,例如加强结构监测和维护、提高防灾抗灾能力等方面。
02船舶与海洋工程结构极限强度分析的基本概念船舶与海洋工程结构在受到外力作用时所能承受的最大应力值,超过这个应力值结构将发生破坏或失效。
确保船舶与海洋工程结构在各种极端工况下的安全性和可靠性,预防因结构失效而引发的安全事故。
极限强度的定义与意义意义极限强度通过建立结构的平衡方程和应力应变关系,计算出结构的极限承载能力。
深海工程装备结构疲劳分析与寿命预测
深海工程装备结构疲劳分析与寿命预测近年来,随着全球能源需求的不断增长和海洋开发的深入推进,深海工程装备的使用也越来越普遍。
然而,由于深海环境的极端条件以及装备长期受到潮汐、波浪、盐蚀等因素的影响,装备的结构疲劳问题成为了深海工程必须面对和解决的难题。
在深海工程装备的设计和制造过程中,结构疲劳分析是一个重要的研究领域。
深海环境中,装备结构的疲劳寿命往往成为决定装备可靠性的关键因素。
因此,对于深海工程装备结构的疲劳行为进行准确的分析和预测,具有重要的意义。
首先,深海工程装备的结构疲劳分析需要考虑到海底动力学环境的非线性特性。
深海环境中的海底地形和海流等因素会对装备结构施加复杂的荷载,从而导致装备结构的疲劳破坏。
为了进行准确的疲劳分析,研究人员需要建立相应的数学模型,考虑到这些非线性特性,并使用适当的数值方法进行求解。
其次,深海工程装备的结构疲劳分析还需要考虑到装备材料的疲劳性能。
由于深海环境的高压、低温等特殊条件,装备所使用的材料往往具有较高的变形能力和抗蠕变性能。
因此,对于装备材料的疲劳特性进行准确的测试和评估,对于装备结构的疲劳寿命预测具有重要的意义。
此外,深海工程装备结构疲劳分析和寿命预测还需要考虑到外界环境因素对装备的影响。
例如,盐蚀是深海环境中常见的一种腐蚀现象,会对装备结构的疲劳性能产生重要影响。
因此,研究人员需要在疲劳分析和寿命预测的过程中,综合考虑海洋环境的特殊因素,并针对这些因素进行相应的修正和调整。
最后,深海工程装备结构疲劳分析与寿命预测的研究还需要结合实际工程实例进行验证。
通过对真实装备的疲劳性能测试和实际使用条件的分析,可以不断改进和完善疲劳分析和寿命预测的方法。
同时,结合实际工程实例还可以为装备的设计和制造提供参考,提高装备在深海环境中的可靠性和寿命。
综上所述,深海工程装备结构疲劳分析与寿命预测是一个重要而复杂的研究课题。
研究人员需要考虑到深海环境的非线性特性、装备材料的疲劳性能、外界环境因素的影响,并结合实际工程实例进行验证。
《船体结构疲劳强度指南》
船体结构疲劳强度指南
GUIDELINES FOR FATIGUE STRENGTH OF SHIP STRUCTURE
2015
目录
第 1 章 通则.....................................................................................................................................4
第 3 章 疲劳评估...........................................................................................................................35
3.1 一般要求...............................................................................................................35 3.2 船体结构节点的设计指导...................................................................................36 3.3设计应力范围......................................................................................................... 36 3.4设计S-N曲线的选取 ..............................................................................................38 3.5疲劳累积损伤计算................................................................................................. 39 3.6疲劳寿命计算......................................................................................................... 40
海洋工程结构疲劳规范
FATIGUE ASSESSMENT OF OFFSHORE STRUCTURES,ABSRP-C203 RP-C206 DNV海洋工程结构物疲劳强度评估指南, CCSABS确定疲劳损伤的方法:1,Deterministic Method依赖于S-N曲线,对应恒幅应力2,Palmgren-Miner Rule线性损伤累计理论,对应变幅应力规范中关于海洋工程结构物疲劳评估方法主要讲了以下几个方面:1. 基于S-N 曲线的疲劳应根据不同的疲劳寿命计算方法计算获得相应的应力值,如下表。
在计算海洋工程结构物的疲劳寿命时,由于结构物往往具有多个工况且各工况在服役期间所占时间比例不同。
因此,应对每一种需考虑载荷工况分别计算损伤度。
然后再按照各种工况在评估目标服役期中的比例加权计算总的损伤度。
当结构服役期间有过不同的用途时,则应考虑不同用途所造成的疲劳损伤的累积。
例如,当海上浮式生产装置是由油船改装而成时,则在评估该海上浮式生产装置的剩余疲劳寿命时,要扣除该船作为油船使用时已经造成的疲劳损伤,且应注意以下要求:(1)当计算过去服役期中的疲劳损伤时,应采用该船过去实际航行路线的波浪海况,而不该像对新造油船一样采用假定航线的波浪海况。
(2)当计算该油船在过去服役期的疲劳累积损伤,要考虑该船的航速,即在计算应力幅值响应算子(RAOs)和应力循环次数时要采用遭遇频率。
2.应力集中系数和热点应力计算在船舶与海洋工程实践中,对于板件结构的对接焊缝、T型节点和十字节点、以及圆管对接节点通常可采用名义应力法进行疲劳寿命计算。
对船体结构中典型节点进行疲劳寿命计算时,节点的应力集中系数可参考CCS《船体结构疲劳强度指南》中相关内容。
热点应力也可以采用其他公认的合理方法求得,但需经过CCS 的认可。
对多平面管节点的通常处理方式是假设各个平面间的管节点互不影响,从而当成简单管节点计算。
但是,在有些情况下,不同平面间的管节点相互影响很严重,这种相互影响会使得管节点的应力集中系数发生很大改变。
海洋工程装备的疲劳与腐蚀性能研究
海洋工程装备的疲劳与腐蚀性能研究疲劳与腐蚀是海洋工程装备在海洋环境中面临的重要问题。
由于海洋环境的高盐度、高湿度、浸泡、海水腐蚀等特殊因素,海洋工程装备容易受到疲劳和腐蚀的影响。
因此,在海洋工程装备设计与制造过程中,疲劳与腐蚀性能的研究显得尤为重要。
本文将从疲劳和腐蚀两个方面进行探讨,以便了解海洋工程装备的疲劳和腐蚀特性,为海洋工程装备的设计和制造提供参考。
疲劳是海洋工程装备最常见的失效形式之一,特别是那些长期暴露在海洋环境中的装备。
海洋环境的波浪涌动、风力强度以及可能的搁浅和冲击等因素都会对装备产生疲劳影响。
因此,对装备的疲劳性能进行研究和评估至关重要。
疲劳性能研究主要包括疲劳寿命预测、疲劳裂纹扩展行为和疲劳损伤评估等方面。
疲劳寿命预测是指通过对海洋工程装备进行疲劳试验和分析,推断其在特定工作条件下的疲劳寿命。
这需要从材料的棘轮曲线、应力状态、载荷频率等多个因素考虑,以得出合理的装备设计寿命。
通过对动态载荷下装备的仿真试验和实验室试验,结合现场监测数据,可以进一步完善疲劳寿命预测模型。
而裂纹扩展行为研究则关注装备在疲劳加载下裂纹的生长机制和速率。
通过对装备材料的疲劳裂纹行为和金属疲劳损伤机理的研究,可以为装备设计和材料选择提供依据。
目前,透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等先进的测试技术和分析方法,能够对装备中的裂纹进行精确的形貌观察和尺寸测量,为疲劳裂纹扩展行为研究提供了有力的支持。
除了疲劳问题外,海洋环境中还存在严重的腐蚀现象。
海水中的盐分、溶解氧、水温等因素都会对装备材料产生腐蚀和侵蚀作用。
因此,研究腐蚀性能对于保障装备在海洋环境中的长期安全可靠运行至关重要。
对于腐蚀性能的研究主要包括腐蚀特性评估、防腐措施优化以及腐蚀预测等方面。
电化学腐蚀测试是当前最常用的评估装备腐蚀性能的方法之一。
通过电化学腐蚀试验可以获得材料的腐蚀速率和腐蚀倾向的定量参数,并进一步了解不同环境条件下材料的耐腐蚀性能。
基于谱分析法的穿浪双体船典型节点疲劳强度评估
体外形特殊,受到的波浪载荷复杂,在船 体结构 中产生频繁变动的应力,此外 ,该船型整体刚度较常
规 船 偏弱 ,应 力集 中问题较 为 突 出。 对 船 舶 与海洋 工 程 结构物 的疲劳 分析 方 法主 要有 简化 分 析方法 和 直接 计算 法 ,直接 计算 法 又分 为 谱 分 析法 和 设 计波 法 。刘 静辰 【 2 】 采 用 简化 分析 方 法对 某 高速 穿浪 双体 船 的纵 骨 节点进 行 了疲劳 评估 。 徐 志 亭等 【 3 ] 分别 采用 C CS和 DN V 相 关规 范对 小水 线面 双体 船进 行疲 劳 强度 评 估 ,对 各疲 劳规 范计 算 中 的难 点和差 异进 行探 讨 ,给 出 了有关 规 范使用 的 一些建 议 。文献 [ 4 ] 以某 小水线 面 油 田交 通船 为依 托
和S . N 曲线
图1 谱分析法疲劳评估流程
1 . 1 应 力响 应 的传 递 函数
在 谱分 析法 中 ,传 递 函数是最 关键 的参数 ,对 于船 舶 与波浪 组成 的线性 系统 ,应 力响应 服从 线性
系统的特征,在 实际计算中,我们把不同频率的单位波幅规则波产生的各项载荷按实部和虚部分别添
探讨小水线面双体船结构疲劳强度 的评估方法。以上文献 中关于双体船疲劳强度评估都是基于各规范 中使用 的简化方法,而采用直接计算法对穿浪双体船进行疲劳评估则相对较少 。
本 文基 于 S - N 曲线和 Mi n e r线 性累 积损 伤准 则,采 用谱 分析 法对某 穿 浪双体 船 典型节 点 的疲劳 强 度 进 行评 估分 析, 分析 结果 可 为 同类 型 穿浪双 体船 的结构 设计及 维护 保养 等提 供参 考 。
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超大型集装箱船上甲板舱口角隅疲劳强度评估
超 大 型集 装 箱船 上 甲板 舱 口角 隅疲 劳强 度 评估
程玉芹 , 罗广 恩
( 1 . 江苏科技 大学 船舶与海 洋工程学院 , 江苏 镇江 2 1 2 0 0 3 ; 2 . 中国船舶科学研 究 中心 , 江 苏 无锡 2 1 4 0 8 2 ) 摘 要: 基于 A B S规范 , 采用 MD / N a s t r a n有限元分 析软件建 立细化有 限元模型 , 结合惯 性释放技 术 , 对
2 有 限元 模 型 的 建 立
考虑 到集 装箱船 甲板大开 口的特点 , 其 舱 口角
隅处的扭转应 力需 要进 行全 船有 限元 分 析。对 于
三 舱段 有 限 元 模 型 端 部 的边 界 条 件 采 用 了 M P C多点 约束 的方法 。见 表 1 。
表I 三 舱 段 有 限 元 模 型 边界 条 件
角隅疲 劳强度 。
机舱 段 以及 起居 室段 的三舱段 有 限元 模 型分 别 取 自全船有 限元 模 型 相应 位 置 处 , 施 加不 同 的
边 界条件 , 用 以对垂 向 、 水平 弯矩 以及波 浪动压 力 和货物 动压力产 生 的局部应 力进 行计算 。
2 . 4 三 舱段有 限元模 型边 界条件
万箱级集装箱船上 甲板机舱前端及起居室后 端椭 圆形 舱 口角 隅疲 劳强度进 行评估 , 并对起 居室后端舱 口角 隅结构采取 4种可行的优化措施 以改善该处 的疲劳强度 。 关键词 : 疲劳强度评估 ; 舱 口角隅 ; A B S规范 ; 惯性释放
中 图分 类号 : U 6 6 1 . 4 3 文献 标 志 码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 1  ̄ 9 5 3 ( 2 0 1 3 ) 0 1 - 0 0 2 4 0 - 5
船舶与海洋工程结构极限强度分析
某海洋平台结构的极限强度评估
平台结构形式和材料
对某固定式海洋平台的结构形式和材 料进行分析,确定其结构极限强度。
环境因素考虑
考虑海洋环境因素对平台结构的影响 ,如波浪、潮流、冰等。
极限强度评估
采用概率模型或数值模拟方法,对平 台在静载、动力等不同工况下的极限 强度进行评估。
维修和更换建议
根据评估结果,提出针对该海洋平台 的维修和更换建议,确保其在使用寿 命内的安全性。
基于性能优化设计的某型浮式储油装置结构改进方案
储油装置结构形式和材料
性能要求
对某型浮式储油装置的结构形式和材料进 行分析,确定其结构极限强度。
根据实际需求,提出该储油装置的性能要 求,如储油量、稳定性、耐波性等。
结构改进方案
方案评估与实施
基于性能优化设计方法,提出针对该储油 装置的结构改进方案,提高其性能并确保 结构安全性。
性变形。
材料的抗拉强度
材料的抗拉强度直接关系到结构 能够承受的最大拉力,是影响结
构极限强度的关键因素。
结构的几何形状与尺寸
结构形状
不同的结构形状在相同的外力作用下,其内部的应力分布和大小是不同的,因此结构的极限强度也不 同。
结构尺寸
结构尺寸的大小会影响结构的刚度和质量,从而影响结构在受到外力时的响应,也会影响结构的极限 强度。
实验研究阶段
随着技术的发展,实验研究逐渐成为极限强度分析的主要手段。通过模 拟实际环境和加载条件进行实验,可以更准确地评估结构的极限强度。
03
Hale Waihona Puke 数值模拟与实验研究结合阶段
现代的研究方法结合了数值模拟和实验研究,通过建立数值模型来模拟
结构的响应和行为,同时结合实验数据进行验证和修正。这种方法大大
某型船舶结构的疲劳损伤与结构安全评估
某型船舶结构的疲劳损伤与结构安全评估第一章:引言在船舶结构设计中,疲劳损伤是一项重要的问题,对船体结构的安全性和可靠性产生深远影响。
为了保证船舶结构的安全运营,船舶结构的疲劳损伤与结构安全评估成为船舶建造、维修和管理过程中的关键问题。
第二章:船舶结构疲劳损伤机理2.1 疲劳载荷船舶在航行过程中受到的载荷是多变且复杂的,包括海浪、风力、冲击载荷等。
这些载荷的频率和振幅会对船体结构造成疲劳损伤。
2.2 疲劳裂纹的形成与扩展船舶结构在长期的疲劳载荷作用下,会产生微小的裂纹。
这些微小裂纹在后续的载荷作用下会逐渐扩展并可能导致结构的破坏。
因此,对于裂纹的形成与扩展规律的研究对于疲劳损伤的评估非常重要。
第三章:结构安全评估方法3.1 载荷分析在进行结构的安全评估前,需要对船舶在运输过程中受到的各种载荷进行分析与计算。
这些载荷包括静载荷、动载荷等,通过建立数值模型和进行仿真计算,可以得到载荷分布情况。
3.2 疲劳寿命预测疲劳寿命预测是通过对船舶结构的疲劳裂纹生长规律和结构强度进行研究,来评估结构的使用寿命。
通过应力-裂纹增长速率曲线和裂纹扩展模型,可以预测结构在不同载荷作用下的剩余寿命。
3.3 结构可靠性评估结构可靠性评估是在考虑各种不确定性因素的基础上,对船舶结构的安全性进行评估。
不同的可靠性评估方法包括可靠性指数法、Monte Carlo模拟和灰色关联方法等。
第四章:结构疲劳损伤与安全评估案例分析本章将通过一例某型船舶的疲劳损伤与结构安全评估案例,来详细介绍以上所述的方法的应用过程和结果分析。
第五章:结论与展望船舶结构疲劳损伤与结构安全评估是一项复杂且关键的任务,对于船舶的安全运营具有重要意义。
本文以某型船舶为例,介绍了结构疲劳损伤的机理和结构安全评估的方法,并通过实际案例进行了分析。
未来,应继续深入研究和改进结构疲劳损伤与安全评估方法,以确保船舶的结构安全性和可靠性。
三体船型疲劳强度评估和分析
.
72 % .2
中 垂 垂 向弯 矩 、 v 水平 弯矩 纵 向扭 矩 h I t
2. 44
11 .5
15 .9 13 _2 11 .
横向扭矩
3
Mn
6 1 1 2 O 1
0. 85
中拱 对 开 弯 矩 。 眇 " h
3
—
0
—
4
4
a . .5 t =37
( h d 。 + )h 。 。
D
p =98/。 h1 z(。一± 生 h .1 (+口 ) h )
n
~
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^ =9 1 。~ 2 zYh 垫 。 .~ 一 4ha (。一 8A ( )
、f = vs h1 Mo
() 1
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一
一
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LD i 2 C + . f ts LD( b 0 ) 。 7
( + + h d
6
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/ )。 h 。 2y 。 a () 3
() 4 () 5
O
一
1
M1 . 5 :7 正
— 0 0
1 载 荷 、强度 分 析 与热 点确 定
依据 L R船 级社 的三体 船规 范【相 关规 定 ,计 算船 体载 荷 ,建立 全船 有 限元模 型 ,对 该船 进行 载荷 2 ] 分析和 基 于有 限元模 型 的全 船 总强度 计算 分析 。 11 载荷 计算 与分析 .
根据 L R船级社 关 于三体 船 的相关规 定 ,结构 强度 计算 时载荷 组 合工 况可 参见表 1 。
中
国
造
船
学 术论文
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第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
概述 ................................................................................................................... 1 定义 ................................................................................................................... 1 S-N 曲线方法 ...................................................................................................2 断裂力学方法 ................................................................................................... 3 结构节点类型 ................................................................................................... 3
第 4 章 疲劳安全系数 .............................................................................................33
第 1 节 一般规定.........................................................................................................33
附录 2 管节点应力集中系数参数公式 ..................................................................62
-I-
第 8 章 疲劳寿命的改善措施 .................................................................................48
第1节................................................................................................................. 48 焊缝外形修整 ................................................................................................. 48 焊趾打磨 ......................................................................................................... 49 惰性气体保护钨极焊(TIG)熔修 ..............................................................50 锤击 ................................................................................................................. 50
第 2 章 基于 S-N 曲线的疲劳分析...........................................................................4
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
概述 ................................................................................................................... 4 疲劳累积损伤 ................................................................................................... 5 基于名义应力的疲劳分析方法 ....................................................................... 5 基于热点应力的疲劳分析方法 ....................................................................... 7 S-N 曲线 ...........................................................................................................8
第 3 章 应力集中系数和热点应力计算 .................................................................16
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节 第6节
概述 ................................................................................................................. 16 板件结构的应力集中系数 ............................................................................. 16 圆管对接焊缝节点应力集中系数 .................................................................20 船体结构的应力集中系数 ............................................................................. 25 管节点应力集中系数 ..................................................................................... 25 热点应力直接计算 ......................................................................................... 28
第 7 章 基于断裂力学的疲劳分析方法 .................................................................46
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
概述 ................................................................................................................. 46 裂纹扩展模型 ................................................................................................. 46 裂纹扩展寿命预报 ......................................................................................... 47 基于断裂力学的疲劳评估中可能的失效模式 .............................................47 确定几何函数 ................................................................................................. 47
第 6 章 谱疲劳分析方法 .........................................................................................39
第1节 第2节 第3节 第4节 第5节
一般规定 ......................................................................................................... 39 海洋工程结构物的谱疲劳分析 ..................................................................... 40 低频和波频疲劳损伤的组合方法 .................................................................43 由液货装载和卸载造成的疲劳损伤 .............................................................44 时域分析的疲劳评估方法 ............................................................................. 44
第 5 章 简化疲劳分析方法 .....................................................................................35
第 1 节 一般规定.........................................................................................................35 第 2 节 数学推导.........................................................................................................35 第 3 节 简化疲劳方法在导管架式固定海上设施中的应用 .....................................38