船舶结构疲劳评估设计波法
波浪试验方案
波浪试验方案1. 引言波浪试验是一种常用于测试和评估船舶、海洋工程结构和海洋设备在海上环境中的性能的方法。
通过模拟真实海况中的波浪情况，可以对船舶和海洋结构的耐波性能进行验证。
本文档将介绍波浪试验的基本原理、试验方案设计、试验过程和数据分析。
2. 波浪试验原理波浪试验的原理是通过产生波浪环境，模拟真实海况下的波浪情况。
通常使用波浪发生器产生波浪，并通过机械装置传递给试验模型。
试验模型可以是船舶模型、海洋结构模型等。
波浪试验的目标是测量试验模型在波浪作用下的运动响应和结构应力，从而评估其性能和稳定性。
3. 波浪试验方案设计波浪试验方案设计是波浪试验的重要部分，其设计要考虑到试验目标、试验模型和波浪发生器的特性。
以下是一般的波浪试验方案设计步骤：3.1 确定试验目标根据试验的目的和需求，确定试验要评估的性能指标，例如船舶的稳定性、操纵性等。
3.2 选择试验模型根据试验目标和需求，选择适合的试验模型。
试验模型可以是完整的船舶模型，也可以是部分结构模型。
3.3 确定波浪特性根据试验需求和试验模型的特性，确定需要模拟的波浪特性，例如波高、波长、波速等。
3.4 设计波浪发生器根据确定的波浪特性，选择合适的波浪发生器类型和参数，例如波浪槽、波浪板等。
确保波浪发生器能够产生符合试验需求的波浪。
3.5 设计测量系统根据试验需求，设计合适的测量系统，用于测量试验模型的运动响应和结构应力。
测量系统包括传感器、数据采集设备等。
3.6 确定试验条件和程序根据试验目标和设计，确定试验的具体条件和程序，包括波浪特性、试验模型的初始状态、试验持续时间等。
4. 波浪试验过程波浪试验通常包括以下步骤：4.1 准备工作包括将试验模型放置在试验设备上、连接测量系统，确保各部分正常工作。
4.2 设置试验条件根据试验方案确定的试验条件，设置波浪特性、试验模型的初始状态等。
确保试验环境符合试验需求。
4.3 开始试验启动波浪发生器，开始产生波浪。
船体结构疲劳评估的设计波法
船体结构疲劳评估的设计波法摘要：船体结构疲劳分析的直接计算方法能准确反映波浪荷载作用于船体的特性。
此外，由于最直接的计算方法是通过对结构的应力响应进行有限元分析，因此这种方法能更好地反映结构的细节。
但实践表明，基于谱分析的直接计算方法计算工作量较大，给实际应用带来诸多不便。
鉴于谱分析法存在计算量大的问题，波法的设计方法值得考虑。
该方法将Weibull分布的简化方法作为长期分布，将形状参数拟合按近似公式或按谱分析结果，尺度参数按规则波在船体结构应力响应中设置。
识别出的波结构应力响应规律可应用于有限元分析技术中，因此设计波法具有能反映结构细节的优点，计算量相对较小。
关键词：船舶结构；疲劳评估；设计波法；散货船；基于谱分析的疲劳评估直接计算方法是较为准确的船舶结构疲劳评估方法，但这种方法工作量大，给实际应用带来了诸多不便。
因此，疲劳评定设计波法是引起人们关注的问题。
为了更好的应用程序的设计波法,设计波法来说明的基本原理,并提出了一种新的疲劳评估方法设计波的选择,根据方法的一个典型的船舶结构疲劳评估,计算每个点的疲劳寿命。
一、设计波的概念采用设计波法时,实质的问题就是如何确定设计波的参数,使得按它计算出来的船体应力范围能代表实际船体航行过程中一定超越概率水平的应力范围。
正确的途径是通过船体波浪载荷的长期分析,得到规定超越概率水平或重现期的船体弯矩、扭矩等有代表性的主要载荷参数值,然后选择典型的规则波,使之产生与长期预报值相等的波浪载荷,由此来确定设计计算所用的波浪参数。
目前,ABS、DNV、GL等世界各主要船级社已在其船舶结构直接计算中采用设计波法来对各种载荷分量进行组合,但在如何选择和确定装载工况、设计波高、波长和航向角时,各船级社的做法却不尽相同。
二、设计波各要素的确定1.频率和浪向。
选定控制载荷参数，应用三维波浪载荷程序计算船舶在指定工况下各个控制载荷参数于不同浪向下的频率响应函数，及控制载荷参数的长期值。
船体典型结构节点抗疲劳设计
2019年第2期总第348期造船技术MARINE TECHNOLOGYNo. 2Apr.，2019文章编号：1〇〇〇-3878 (2〇19) 〇2-〇〇38-〇5船体典型结构节点抗疲劳设计李涛\罗秋明2(1.中船澄西船舶修造有限公司，江苏江阴214433; 2.中国船级社规范与技术中心，上海200135)摘要利用抗疲劳设计优化方法对油船、散货船和集装箱船的典型结构节点进行分析，梳理若干典型节点的抗疲劳设计标准。
部分典型结构节点如舱口角隅等的抗疲劳设计标准可作为疲劳校核的等效方法。
在设计时，通过疲劳强度计算改进结构详细节点的设计，以保证船体构件的疲劳寿命能满足要求。
关键词疲劳评估;典型节点；舱口角隅；等效设计中图分类号U661.43 文献标志码 AAnti-Fatigue Design of Typical Hull Structure JointsLI Tao1，LUO Qiuming2(1. C S S C Chengxi Shipyard,Jiangyin 214433, Jiangsu,China；2.Rules and Technology Center,China Classification Society,Shanghai 200135, China)Abstract Anti-fatigue design method i s adopted to analyze the typical structure joints of o i l tankers,bulk carriers and container ships to deduce the anti-fatigue design standards.Some standards such as on hatch corner can be used for equivalent method of fatigue assessment.In the design stage,structure joints can be optimized by fatigue analysis,so as to guarantee that the fatigue l i f e of the hull structures could meet the requirement.Key words fatigue assessment；typical joint；hatch corner；equivalent design◎引言引起船舶结构破坏的形式很多，其中疲劳破坏 是主要破坏形式。
船舶结构的疲劳分析与优化
船舶结构的疲劳分析与优化在广阔无垠的海洋上，船舶作为重要的交通工具和运输工具，承担着各种重要的任务。
然而，在长期的使用过程中，船舶结构会面临疲劳问题，这可能会影响船舶的安全性和可靠性。
因此，对船舶结构的疲劳分析与优化显得尤为重要。
船舶在航行过程中，会受到多种复杂的载荷作用，如波浪力、风载荷、货物载荷等。
这些载荷的反复作用会导致船舶结构内部产生微小的裂纹，并逐渐扩展，最终可能导致结构的破坏。
船舶结构的疲劳破坏往往是在没有明显预兆的情况下发生的，一旦发生，后果不堪设想。
因此，为了确保船舶的安全运行，必须对船舶结构进行疲劳分析。
疲劳分析的第一步是对船舶所承受的载荷进行准确的评估。
这需要考虑船舶的航行环境、运营模式、货物装载情况等多种因素。
通过使用先进的数值模拟技术和实验方法，可以获取船舶在不同工况下所受到的载荷数据。
然后，根据这些数据，可以建立船舶结构的有限元模型。
有限元模型是一种有效的工具，可以将复杂的船舶结构离散为多个小的单元，并通过数学方程来描述每个单元的力学行为。
在建立有限元模型时，需要准确地定义材料的属性、边界条件和连接方式等。
通过对有限元模型进行计算，可以得到船舶结构在载荷作用下的应力分布和变形情况。
根据有限元分析的结果，可以确定船舶结构中的应力集中部位和潜在的疲劳危险区域。
这些区域往往是疲劳裂纹容易产生和扩展的地方。
为了评估这些区域的疲劳寿命，需要使用疲劳寿命预测方法。
目前，常用的疲劳寿命预测方法有基于应力的方法、基于应变的方法和基于损伤力学的方法等。
这些方法都有其优缺点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法。
在进行疲劳寿命预测时，还需要考虑材料的疲劳性能参数，如疲劳极限、疲劳强度系数和疲劳指数等。
通过疲劳分析，可以了解船舶结构的疲劳性能，并发现潜在的问题。
然而，仅仅进行疲劳分析是不够的，还需要对船舶结构进行优化，以提高其疲劳性能。
船舶结构的优化可以从多个方面入手。
首先，可以通过改变结构的几何形状来降低应力集中。
船舶结构性能评估与疲劳强度预测
船舶结构性能评估与疲劳强度预测船舶是人类用于水中运输的重要工具，其结构性能和疲劳强度的评估对船舶的安全运营至关重要。
本文将探讨船舶结构性能评估的意义以及疲劳强度预测的方法。
首先，船舶结构性能评估的目的是为了确保船体结构的合理性和稳定性。
船舶结构性能评估是通过对船舶结构的设计、制造及使用过程中的技术标准和规范进行评估来达到这一目的。
船舶结构性能评估主要包括强度、刚度、稳性、振动、疲劳等多个方面。
其中，强度是指船舶结构在内外载荷作用下的抵抗能力，刚度是指船舶结构在保持形态稳定的能力，稳性是指船舶在水中运行时保持平衡的能力，振动是指船舶结构在波浪条件下的振动情况，疲劳是指船舶结构在长时间载荷作用下的疲劳破坏。
船舶的疲劳强度预测是评估船体结构在长期使用中的疲劳破坏情况。
长时间的航行和海上作业将给船舶结构带来复杂的载荷历程，这些载荷会导致船体结构的疲劳损伤。
因此，船舶的疲劳强度预测是船舶结构性能评估的重要组成部分。
在船舶结构性能评估的过程中，常用的方法包括理论分析和实验验证。
理论分析是通过数学模型和计算方法进行的，可以预测船舶结构在不同条件下的性能指标。
理论分析通常包括强度和刚度计算、稳性计算、振动计算和疲劳寿命计算等。
而实验验证则是通过实际的试验和监测来获取船舶结构性能的数据，验证理论分析的准确性和可靠性。
对于船舶疲劳强度预测，目前主要采用的方法是基于应力历程的疲劳寿命预测方法。
这种方法是通过对船舶结构在实际载荷条件下的应力历程进行测量和分析，然后利用疲劳寿命曲线进行预测。
疲劳寿命曲线是通过实验和统计分析得到的，可以预测结构在不同应力水平下的疲劳寿命。
此外，还可以采用有限元分析方法，在计算机上建立船舶结构的有限元模型，模拟不同工况下的应力和变形情况，进而预测船舶的疲劳强度。
为了确保船舶结构性能评估和疲劳强度预测的准确性和可靠性，需要考虑以下几个因素。
首先，需要充分了解船舶的设计和制造标准，掌握结构性能评估和疲劳强度预测的相关理论和方法。
船舶结构疲劳寿命预测与评估
船舶结构疲劳寿命预测与评估1. 引言船舶作为一种特殊的交通工具，其结构的完整性和稳定性对于船舶的运行安全至关重要。
然而，长期的航行和恶劣的海洋环境导致了船舶结构的疲劳损伤，这对船舶的寿命和安全构成了一定的威胁。
因此，准确预测和评估船舶结构的疲劳寿命成为了船舶维护保养和设计的重要工作。
2. 船舶结构疲劳寿命预测方法2.1 传统的经验公式传统的经验公式是一种简便且广泛应用的方法，其基于船舶结构的经验数据和规范，通过拟合曲线来预测船舶的疲劳寿命。
这种方法具有计算简单、易于理解和应用的特点。
但是，由于其基于经验数据和统计规律，对于不同类型的船舶和不同工况下的应力分布情况并不具备很高的准确性。
2.2 结构可靠性方法结构可靠性方法是一种基于可靠性理论和概率统计的方法，通过对应力、载荷以及耐久性参数的统计分析，综合考虑结构损伤和失效的概率，从而对船舶结构的疲劳寿命进行评估。
这种方法能够较好地考虑结构的不确定性，提高了预测的准确性和灵活性。
然而，结构可靠性方法需要大量的加载和材料性能的数据，以及复杂的计算过程，所以在应用中也存在一定的挑战。
2.3 数值模拟方法数值模拟方法利用有限元分析和计算机仿真技术，通过建立船舶结构的精细模型，对结构的应力、应变和损伤进行模拟和预测。
这种方法具有精度高、灵活性强的特点，能够考虑多种载荷和材料参数的影响，并提供详细的应力分布和疲劳损伤信息。
但是，数值模拟方法也需要大量的时间和计算资源，对于复杂的船舶结构模型和大规模的计算可能存在一定的困难。
3. 船舶结构疲劳寿命评估方法3.1 分级标准评估法分级标准评估法是一种定性和定量相结合的评估方法，采用分级标准来评估船舶结构的疲劳损伤程度。
根据船舶结构的年限、运输环境和维护保养情况等因素，结合经验和规范，对船舶结构进行评级。
通过对船舶结构的巡检和监测，及时发现和修复潜在的问题，保证船舶的安全运行。
3.2 结构损伤监测与评估结构损伤监测与评估通过对船舶结构的实时监测和分析，检测船舶结构的损伤情况，并对损伤程度进行评估。
船舶结构设计中的疲劳强度分析
船舶结构设计中的疲劳强度分析一、引言随着人民生活水平的不断提高，海洋运输成为国际贸易中不可或缺的一部分，船舶结构的安全性和可靠性越来越受到重视。
而疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用。
二、疲劳强度分析概述疲劳强度是指物体在交替应力作用下产生损伤的能力，通常用承受交替应力循环以致导致断裂所需的循环次数来表示。
而疲劳强度分析是通过计算某一结构在规定的载荷条件下的循环次数，确定该结构的疲劳寿命和疲劳强度，从而保证船舶结构的安全性和可靠性。
三、疲劳强度分析技术1. 疲劳载荷谱分析疲劳载荷谱分析是指对船舶在实际使用中所受到的载荷进行统计和分析，确定疲劳载荷谱。
通过对载荷谱分析，可以获得船舶在实际使用时所受到的疲劳载荷谱，为疲劳强度分析提供了重要的基础数据。
2. 有限元疲劳强度分析有限元疲劳强度分析是指采用有限元方法对船舶结构模型进行建模和分析，计算其在实际载荷条件下的疲劳强度。
该方法可以模拟船舶结构的实际使用情况，准确地计算疲劳强度，为船舶结构的设计提供科学依据。
3. 应力集中系数法疲劳强度分析应力集中系数法疲劳强度分析是指通过计算结构中应力集中系数，来评估结构在疲劳载荷下的疲劳性能。
该方法简单易行，适用于设计初期的疲劳强度评估。
4. 频域方法疲劳强度分析频域方法疲劳强度分析是指通过对结构的振动信号进行频域分析，计算出其疲劳强度。
该方法能够准确地计算某一结构的疲劳寿命和疲劳强度，但需要大量的数据处理，复杂度较高。
四、结构材料的疲劳特性船舶结构材料的疲劳特性是指材料在交替应力作用下的损伤特性。
不同种类的结构材料具有不同的疲劳特性。
一般来说，疲劳寿命越长的材料可以承受更多的循环次数，对于船舶结构的设计来说，需要选择具有较长疲劳寿命的材料，以确保结构的安全性和可靠性。
五、结论疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用，可以评估船舶在疲劳载荷下的性能，为船舶结构的安全性和可靠性提供保障。
在选择结构材料时，需要考虑其疲劳特性，选择具有较长疲劳寿命的材料。
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。
船体结构疲劳寿命的评估
的载荷 又极其 复杂 ，因此 疲劳 强度 校核是 十分 复杂
的。为便 于工 程 实 际 应 用 ，要 引 入 一 些 简 化 与 假
设 。根据 简化 与假设 的角 度和 程度 的不 同 ，形 成 了
若 干不 同的方法 ，如简化计 算方 法 和直接计 算 方法 等 。本着 实用性 和 可操作 性 的原则 ， 目前 绝 大多数 船级社都 采用简 化 的方法 进行 船体 结构疲 劳强 度校
在 １ 超 越 概 率 水 平 下 的 水 平 波 浪 弯 矩 按 下 ０ 式计算 ： ］
ＭＨ＝０ ２ｆ Ｌ 。 ．０ Ｃ （ ．２ ， （ ＋０ ３ Ｂ） Ｂ １一ｃｓ２ ｘ Ｌ ） ｏ （￣ ／ ） ，
包 括 垂 向和水 平波 浪 弯矩 引起 的船体 梁 弯 曲应 力 范 围 △ 和 △ ，即 由波 浪扭 矩引起 的翘 曲应 力 范 围 △ ；后者 是 由舷外 海 水 动压 与 舱 内货 物压 力 在舷 侧 、舱壁 和船 底结 构 内 引起 的 ，分 别采 用 结构力 学
中 的相应 公式 计算 。
【 作者简介】 李靖宇 （９ ｌ ，男 ，内蒙古赤峰市人，内蒙古工业大学硕士 。主要从 事疲 劳断裂研究 １８ 一）
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５ ２
中 国工程科 学
第 ８卷
分 布形状 参 数 ； 为船 长 ； Ｂ 为 型宽 ； Ｃ 为 方 型
系数 ；弯矩 单位 是 ｋ ・ Ｎ ｍ。
复杂性 ，使得船体结构的疲劳校核计算也相当复杂 ，所 以工程 中提 出 了一些 简化方 法。介绍 了船体结 构疲 劳强 度校核 的基本原理 ，疲劳载荷和疲劳累积损伤计 算方法 ；编写 了船体 结构疲 劳强度校 核程序 。并用其 评估 了大
《散货船结构共同规范》疲劳强度研究
2 散货船结构共同规范疲劳评估原理探讨
总 长 abt. 312.00 m
两柱间长 300.00 m
型 宽 50.00 m
型 深 25.30 m
结构吃水 18.30 m
方型系数 0.8471
纵骨编号 散货船结构共同规范 CCS疲劳指南 疲劳损伤度D 疲劳年限
（单位 年） 疲劳损伤度D 疲劳年限
（单位 年） IL1 0.334 74.84 0.296 67.521 IL2 0.347 72 0.289 69.226 IL3 0.347 72 0.307 65.147 IL4 0.35 71.42 0.339 59.075 BL1 0.972 25.73 0.846 23.634 BL2 1.28 19.58 0.934 21.415 BL3 1.33 18.79 1.016 19.689 BL4 1.42 17.66 1.154 17.329 BL5 1.63 15.35 2.615 7.649 HL1 0.0514 486 0.083 239.964 HL2 0.116 214.65 0.205 97.677 SL1 4.25 5.88 1.332 15.014 SL2 1.78 14.07 2.783 7.186 SL3 2.91 8.591 0.502 39.832 SL5 2.17 11.52 0.774 25.84 SL7 2.93 8.53 0.89 22.479 TL1 1.13 22.06 0.853 23.449 TL2 0.652 38.36 0.536 37.284 TL3 0.323 77.45 0.308 64.931 DL1 1.73 14.48 1.267 15.785 DL2 1.96 12.75 1.274 15.7 DL3 2.04 12.23 1.286 15.55 DL4 2.2 11.37 1.303 15.352 从结果的对比可以看出，两个规范的计算结果基本一致，只有少数几个节点误差较大。其中，顶边舱内舷侧纵骨SL3、SL5、SL7等计算结果差别明显，共同规范的疲劳累积损伤度计算结果明显高于CCS规范的结果，这是因为IACS 散货船结构共同规范规定：计算位置高于水线时，海水动压力值（）取为水线处值（只适用于简化算法，见规范Ch8，Sec4，2.3.3），而CCS疲劳评估指南和IACS双壳油船结构共同规范规定的海水动压力值在水线以上是逐渐减小的。对于一套成体系的规范来说，载荷的规定应该是一致的。疲劳评估有限元分析和简化算法的计算原理是相同的，《散货船结构共同规范》关于疲劳载荷的这种规定的合理性有待于做进一步的研究。
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。
船舶结构的疲劳损伤分析与修理
船舶结构的疲劳损伤分析与修理船舶是海上运输的主要交通工具之一，它承载着人们的财富和生命。
然而，船舶在长时间的航行和恶劣的海洋环境下，会受到各种力的作用而导致结构疲劳损伤，从而降低了船舶的安全性和寿命。
为了保证船舶的安全运行，我们需要对船舶结构的疲劳损伤进行分析和修理。
一、船舶结构的疲劳损伤分析1. 疲劳损伤的概念疲劳损伤是指物体在反复的载荷作用下，产生的微小裂纹和缺陷逐渐扩大，直至导致该物体的破坏。
船舶在长时间的航行中，受到海洋波浪、风力和水流等力的作用，使得船体内的结构构件发生疲劳损伤，严重影响船舶的安全性和可靠性。
2. 疲劳分析的方法船舶结构的疲劳分析是为了预测船体在长时间的航行中可能出现的疲劳损伤，以便采取相应的措施进行修理，保证船舶的安全性和寿命。
一般来说，疲劳分析的方法包括以下几种：(1) 疲劳载荷谱分析：疲劳载荷谱是指船舶在长时间航行中所承受的动态载荷的统计值。
通过对疲劳载荷谱的分析，可以确定不同航行条件下船舶结构的疲劳荷载频率，从而预测可能出现的疲劳损伤。
(2) 有限元分析：有限元分析是一种通过数值计算来分析物体结构强度和应力分布的方法。
通过有限元分析，可以得到船舶结构的应力分布和位移情况，从而确定可能出现的疲劳损伤的位置和范围。
(3) 超声波检测：超声波检测是一种利用超声波来检测物体内部缺陷和裂纹的方法。
通过超声波检测，可以确定损伤的位置、大小和深度等信息，为疲劳修复提供准确的数据。
二、船舶结构的疲劳修复1. 修复方法船舶结构的疲劳修复一般采用以下几种方法：(1) 焊接法：通过对损伤部分进行焊接，使损伤部分重新结实，从而达到修复的目的。
这种方法需要承担较高的成本和风险，并且可能会产生新的损伤。
(2) 停船修理法：将受损的船舶通过拖曳或拆卸运送到修理厂进行修理。
这种方法需要较长的停船时间，严重影响船舶的运输效率。
(3) 粘接法：通过在损伤部分涂上粘合剂，将损伤部分粘合成一个整体，达到修复的目的。
大型油轮船体结构的疲劳寿命评估
，
方法 。波 浪 载 荷 成 份 分 为船 体 梁 遭 受 波 浪 产 生
２７ ０ 年 月 日 到 ０ 收 国 家高技术船舶 项目 助 科研 资
１ 疲劳载荷和疲 劳应 力
根 据 国外船 级社 的实 践 绝 大 部 分 简化 疲 劳 强
，
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科
学
技
术
与
工
程
７卷
度校核方法所用 的波浪外载荷幅值的长期预报都
是 由 ＩＣ Ａ Ｓ统 一 规 定 推 断 而 来 的 ， 文 也 采 用 了这 本
角 隅处 。Ｊｒａ ｌ 和 Ｃ ｃ ｒｎ 对 多 种 不 同船 型 上 ｏｄ ｎ４ ｏ ｈａ
究， 许多高校和科学研究部 门进行 了船舶结构的疲
劳 强度 的研 究 工作 ＿＿ ］ 由于船 体 中有众 多 不 同 ｌ Ｂ。 卜 类 型 的节 点 ， 点 处 所 受 到 的载 荷 又极 其 复 杂 ， 节 因 此 疲劳 强 度 校 核 是 十 分 复 杂 的 。为 便 于 工 程 实 际
应 用 ， 引入 一些 简 化 与 假设 。根 据 简化 与 假 设 的 要
角度和程度 的不 同， 形Hale Waihona Puke 了若 干不 同的方 法 ， 简 如
化 计算方 法 和直接 计算 方法 等 。 本 着实 用性 和可 操 作 性 的原 则 ， 目前 绝 大 多数 船 级社 都 采用 简 化 的 方 法 进 行 船 体 结 构 疲 劳 强 度 校 核 。其方 法 是 疲 劳载 荷用 船 级 社 给 出 的经 验公 式 计算 、 劳 应 力 用 传 统 的结 构 力学 方 法 计 算 、 疲 结 构 内应 力 的长期 分 布采 用 双参 数 的 Ｗｅ ｕ１ 布模 ｉ ｌ分 ｂ 型 、 劳累积 损 伤用基 于 ．Ⅳ 曲线 和 Ｐｌ ｒｎＭｉｅ 疲 ｓ ． ａ ｅ － ｎｒ ｍｇ
船舶结构疲劳强度分析中的几个问题探索
由于海洋环境的复杂性和不可预测性，船舶在实际运营过程中可能遭遇到超出设 计预期的极端载荷，如何在疲劳分析中合理考虑这些不确定性因素是一个重要问 题。
结构疲劳寿命的评估
疲劳累积损伤理论
结构疲劳寿命的评估一般采用疲劳累积损伤理论，如Miner线性累积损伤理论等。然而这些理论在处理变幅载荷 和非线性疲劳损伤时的准确性有待进一步验证。
采用断裂力学理论，建立疲劳裂纹扩展的数 学模型，并结合有限元法进行模拟分析。同 时，考虑环境因素如温度、腐蚀等对疲劳裂
纹扩展的影响。
04
提高船舶结构疲劳强度的措施 与策略
结构优化设计
结构形状优化
通过对船舶结构形状进行合理设 计，避免应力集中，减少疲劳裂 纹的萌生和扩展。例如，采用流 线型设计降低水流对船体的冲击
抵抗疲劳载荷引起的塑性变形。
02
材料改性处理
通过热处理、合金化等方法改变材料的组织结构和性能，提高其抗疲劳
性能。例如，采用淬火、回火等热处理工艺提高材料的硬度和韧性。
03
表面处理
对船体结构进行喷丸、镀锌等表面处理，提高其表面硬度和耐腐蚀性，
降低疲劳裂纹的萌生速率。
疲劳寿命延长技术
预应力技术
在船舶结构关键部位引入预应力，抵消部分工作应力，降 低结构在疲劳载荷下的应力幅值，从而提高疲劳寿命。
未来研究方向与挑战
多轴疲劳研究
现有疲劳强度分析方法大多基于单轴加载条件，而实际船舶结构中存在的多轴应力状态对疲劳强度的影响尚需进一步研究。
高温、腐蚀等环境因素考虑
船舶在运营过程中可能面临高温、腐蚀等恶劣环境，这些因素对结构疲劳强度的影响亟待深入探索。
先进材料与制造技术的应用
随着先进材料（如复合材料、高强度钢等）和制造技术（如3D打印、精密铸造等）的发展，如何将这些先进技术应用于提高船舶结构的疲劳强度是一个值得 研究的方向。
船体结构疲劳评估的设计波法
船体结构疲劳评估的设计波法摘要：疲劳破坏是船舶结构的主要破坏模式，也是船舶力学领域的研究热点。
目前，实用的船舶结构疲劳评估主要各船级社给出的船舶结构疲劳评估方法也是采用这种方法。
但是由于这种方法建立在光滑试件试验基础上，没有考虑材料缺陷（如表面划痕、金属夹杂、腐蚀坑、锻造缺陷等）造成各种类型裂纹对构件疲劳寿命的影响。
而含有这种裂纹的构件在交变载荷作用下，即使载荷低于材料本身的疲劳强度极限，裂纹也会很快扩展而断裂，导致灾难性的破坏。
关键词：船体结构疲劳评估；设计波法；船体结构疲劳分析的直接计算法能够确切地反映作用于船体上的波浪载荷特性。
另外，由于直接计算法大多通过有限元分析得到结构的应力响应，所以这类方法能够更好地反映结构的细节。
一、设计波法采用设计波法时, 实质的问题就是如何确定设计波的参数, 使得按它计算出来的船体应力范围能代表实际船体航行过程中一定超越概率水平的应力范围。
正确的途径是通过船体波浪载荷的长期分析,得到规定超越概率水平或重现期的船体弯矩、扭矩等有代表性的主要载荷参数值, 然后选择典型的规则波, 使之产生与长期预报值相等的波浪载荷, 由此来确定设计计算所用的波浪参数。
目前,世界各主要船级社已在其船舶结构直接计算中采用设计波法来对各种载荷分量进行组合, 但在如何选择和确定装载工况、设计波高、波长和航向角时, 各船级社的做法却不尽相同。
根据设计波原理, 海浪及其诱导的船舶响应可以通过一个或几个主要的载荷参数来反映. 主要载荷参数指的是: 载荷影响、船体运动以及局部动力响应等, 考虑以其中的最有影响的参数来建立用于船体结构分析的计算载荷规范中考虑的主要载荷参数有: 垂向波浪弯矩、垂向波浪剪力、水平波浪弯距、水平波浪剪力、扭矩这5 个载荷控制参数幅频响应为最大值( 包括正负两个最大值) 的时刻取为计算瞬时提出的几个主要载荷参数为: 舯横剖面最大波浪诱导垂直弯矩、最大水平弯矩、最大扭矩、首柱最大垂向加速度、在船舯剖面附近板格的最大波动压力。
船舶结构疲劳评估及其应力分析方法的思考
船舶结构疲劳评估及其应力分析方法的思考摘要：通过现代化的集成制造技术，能够有效减少造船生产成本和材料浪费，并且给造船行业带来更高的经济效益。
船舶结构疲劳评估的应用是提高船舶制造行业的关键，也是造船行业未来发展的重要方向。
笔者针对船舶结构设计建造的关键技术进行全面分析，从而为船舶制造行业的研究与应用提供理论依据。
关键词：船舶制造行业；结构设计；疲劳评估；分析方法引言：伴随着现代信息技术的快速发展，信息技术在工业中的广泛应用，极大的促进了工业水平。
船舶工业的生产过程非常复杂，通过利用信息技术，能够给造船行业带来更加深刻的技术变革。
一、船舶结构结构设计建造技术能够贯穿于船舶制造的始终，包括最开始的船舶设计、船舶建造以及船舶试航、船舶操作等环节。
船舶结构设计建造技术的关键就是结构设计。
通过船舶结构设计建造技术，能够为船舶制造产业的发展带来非常可观的经济收益，并且有效地降低设计成本，减少船舶制造周期[1]。
同时也能够加强船舶制造的个性化与系列化，更加有助于船舶的维护、更新、回收以及设计等。
但是，船舶结构设计建造技术依然停留在有序建造的生产与装配计划方面，关键的生产设计等环节依然按照传统的设计方式来进行。
这样就会造成在同一张图纸上却有着非常多的专业划分工作，无法充分考虑结构的建造概念。
之所以存在这方面的问题，主要的原因在于，目前针对船舶结构设计建造技术的理解还不够深入，无法将船舶设计作为统一的整体，对于船舶的设计缺乏结构意识。
船舶结构设计建造技术能够保证设计具有结构简单、功能齐全、目标多样、便于制造等优点，同时通过标准尺寸和标准件的批量生产，主要部件具有可选性的最终产品的预支单元，从而满足船舶结构功能或者系统功能。
因为这些模块具有可选性部件，所以针对船东的要求可以进行随时的更改与优化。
船舶结构设计建造技术模块优化包括两个方面，一方面是船体结构，另一方面是船舶舾装两方面同时进行。
并且还可以改变模块与船体之间的结构关系。
大型船舶结构的疲劳强度校核方法
文 章 编 号 ：１０ —８ ２ ２ ０ ）２０ ６ —８ ０ ０４８ （０ ７ ０ —０ ００
大 型 船 舶 结构 的 疲劳 强度 校 核 方 法
韩 芸 崔 维 成 黄 小 平。 吴 有 生 ， ， ，
（． ｅ １ ｅ国船 舶 及 海 洋 工 程 设 计 研 究 院 ， 海 ２ ０ １ ； 中 国船 舶 科 学研 究 中心 ， 苏 无 锡 ２ ４ ８ ； 上 ００１２ 江 １ ０ ２ ３ ．上 海 交 通 大 学 船 舶 海 洋 与 建 筑 工 程 学 院 ， 海 ２ ０ ３ ） 上 ００ ０
引起 船舶 结 构低 周疲 劳 的原 因 ， 为满 载 和压载 两种 状态 在 结构 不连 续处 产 生 的高 应力 （ 认 ｔ ） 是引 ２变 幅
起船 舶结 构低 周疲 劳的 主要 因素 。其 次 ， 现有 的 ｓ 对 —Ｎ 曲线进 行外 推得 到低 寿命 区 的 ｓ —Ｎ 曲线 的可 行性进 行 了分 析 ， 将外推 得到 的低 寿命 区的 曲线 和经 过试验 验证 的低周 疲 劳寿命 曲线 进行 了比较 。 并 最
在低 周疲 劳 的船舶 必须 满足两 个 条件 ：
① 载荷 工况 变化 较多 且差 别较 大 ， 如油船 的满 载与 压载 的交 替 出现 ； ② 船 型足够 大 。
根据 上述 条件 ， 分析 了三 类典 型 的大 型船舶 ： 货船 、 散 集装 箱船 、 油轮 。三 种船 舶 的装载 时间 分配 系
的小 幅疲 劳 载 荷 以及 满 载 和 压 载 引起 的 大 幅 疲 劳 载 荷 导 致 的 疲 劳 损 伤 的 相 互 作 用 ， 而提 出 了一 种 非 线 性 从
累积 计 算 模 型 。
关 键 词 ：船舶、 ￣ ｒ 低周疲 劳；—Ｎ 曲线； 舰ｔ： 程； － ｓ 累积损 伤
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。
船舶结构的疲劳与强度分析
船舶结构的疲劳与强度分析在广阔的海洋上，船舶作为重要的交通工具和运输工具，承载着无数的货物和人员。
然而，在长期的航行和复杂的海洋环境中，船舶结构面临着诸多挑战，其中疲劳与强度问题尤为关键。
理解和解决这些问题对于保障船舶的安全、可靠性以及使用寿命具有至关重要的意义。
船舶结构的疲劳是指在循环载荷作用下，材料或结构出现裂纹萌生、扩展，直至最终失效的现象。
这就好比我们反复弯折一根铁丝，经过多次弯折后，铁丝会在某个薄弱点断裂。
对于船舶来说，海浪的起伏、机器的振动、货物的装卸等都会产生循环载荷。
这些载荷虽然在单次作用下可能不会对船舶结构造成明显破坏，但长期积累下来，就可能导致结构疲劳损伤。
船舶在航行中会经历各种复杂的海况，如风浪、流等。
海浪的冲击会使船舶产生周期性的弯曲和扭转，这种反复的变形会在船舶结构内部产生应力。
当应力超过一定限度时，材料就会出现微观的缺陷，如位错、滑移带等。
随着循环次数的增加，这些微观缺陷逐渐聚集、扩展，形成微小的裂纹。
一旦裂纹达到一定长度，就会快速扩展，导致结构的失效。
船舶结构的强度则是指结构抵抗外力作用而不发生破坏或过大变形的能力。
这就像一座桥梁需要足够的强度来承受车辆和行人的重量一样，船舶结构也必须具备足够的强度来应对各种载荷。
船舶结构的强度分析包括静强度分析和动强度分析。
静强度分析主要考虑船舶在静止或匀速航行时所受到的恒定载荷，如重力、浮力、货物重量等。
通过计算这些载荷作用下结构的应力和变形，来评估结构是否满足强度要求。
而动强度分析则考虑船舶在动态环境下，如遭遇风浪、碰撞等情况下的响应。
这需要考虑惯性力、冲击力等动态载荷的影响，通常需要借助更复杂的数值分析方法和实验手段。
在实际的船舶设计和运营中，疲劳和强度问题是相互关联的。
如果船舶结构的强度不足，那么在正常使用过程中就更容易出现疲劳损伤。
反之，如果没有充分考虑疲劳问题，即使结构在初始阶段具有足够的强度，也可能在长期使用后由于疲劳裂纹的扩展而失效。
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关 键 词 ： 船 舶 结 构 ；疲 劳 评 估 ；设 计 波 法 ； 货 船 散
中图分 类 号 ： Ｕ ６ ． ６ １４
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文献 标识 码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ７ — ６ ９ ２ １ ） ５ ０ ４ 一 ６ ｄ ｉ１ ．４ ４ ｊｉ ｎ １７ — ６ ９ ２ １ ． ５ ０ ９ ６２ ７４ （０ ２ ０ — ０ ｌ０ ｏ ：０ ３ ０ ／．ｓ ． ６ ２ ７ ４ ． ０ ２ ０ ． ０ ｓ
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第３ ４卷 第 ５期
２１ ０ ２年 ５ 月
舰
船
科
学
技
术
Ｖｏ ． ４ ，Ｎｏ ５ １３ ．
Ｍａ ｙ，２ ２ ０１
Ｓ Ｐ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬ ＨＩ ＣＩ ０ＧＹ
船 舶 结 构 疲 劳 评 估设 计 波法
冯 国庆 ，孙 昊 ，刘冬 平 ， 慧 龙 任
（ 尔滨 工程 大学 船 舶 与 海 洋工程 力 学研 究所 ，黑龙 江 哈 尔滨 １ ０ ０ ） 哈 ５ ０ １
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参 数 。 以谱 分析 法 得 到 的 参 考 应 力 范 围 为 目标值 ， ５个 控 制 载荷 参数 对 应 的 设 计 波 作 用 下 的 节 点 应 力 范 围 结 果 进 对
行 回 归 分 析 ， 而得 到 了 用 于 疲 劳 评 估 的设 计 波 组 合 ， 利 用 该 方 法 对 １艘 散 货 船 的 船 舯 内底 与 底 边 舱 斜 板 折 角 处 从 并 的 节 点 进 行 了计 算 。结 果 显 示 ， 计 波 法 与 谱分 析 法 的 结 果 吻 合 较 好 ， 算 量 大 幅 减 少 。 设 计
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｅ ｉ ｎ ｗ ａ ｅ ａ ｒ ａ ｈ ｆ ｒ ｔ ｅ ｆ ｔｇ ｅ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｖ ｐｐ ｏ ｃ ｏ ｈ ａ ｉ ｕ
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摘 要 ： 以散货 船船舯内底与底边舱斜板折角 处节点为例 ， 对船舶 结构疲劳评估的设计 波法进行研究 ． 论述
了设 计 波法 的 基 本 原 理 ，给 出 了 确 定 设 计 波 的流 程 。通 过 分 析 该节 点 的 受 力 情 况 ，确 定 ５个 控 制 载 荷 参 数 及 设 计 波