船体结构疲劳强度指南
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船舶结构疲劳强度评估方法研究船舶在服役期间会受到各种载荷的作用,如波浪、风、流等自然因素,以及船上的货物、设备等。
这些载荷会导致船舶结构产生循环应力,经过长时间的作用后,结构可能会出现疲劳损伤。
因此,对船舶结构疲劳强度进行评估具有重要意义。
它不仅可以预测船舶的服役寿命,还可以为船舶设计提供重要依据,以优化结构设计和降低维修成本。
疲劳强度计算是评估船舶结构疲劳的基础。
其基本原理基于疲劳载荷谱的统计和分析。
需要确定船舶在各种工况下的疲劳载荷谱,这可以通过实船试验或数值模拟方法获得。
然后,利用疲劳损伤累积理论,如Miner线性累积损伤理论或Palmgren-Miner非线性累积损伤理论,对船舶结构进行疲劳寿命预测。
在进行疲劳强度计算时,选择合适的疲劳试验机器也是非常重要的。
一般来说,船舶结构的疲劳试验需要采用高周疲劳试验机。
同时,为了模拟实船环境,还需要进行温度、湿度等环境因素的控制。
疲劳寿命预测是评估船舶结构疲劳的关键步骤。
根据疲劳载荷谱和损伤累积理论,可以计算出船舶结构在不同循环应力作用下的疲劳寿命。
传统的疲劳寿命预测方法主要基于经验公式和规范要求,如S-N曲线法和Palmgren-Miner方程。
然而,随着计算机技术和数值模拟方法的发展,有限元分析(FEA)等方法也被广泛应用于疲劳寿命预测。
利用先进的疲劳试验技术,如数字图像相关(DIC)技术、声发射(AE)技术等,可以实现对船舶结构的实时监测和寿命预测。
这些技术可以提供更准确的结果,有助于提高评估的准确性。
评估船舶结构疲劳强度的方法有很多种。
常见的评估方法包括基于设计规范的评估方法、基于有限元分析的评估方法和基于实时监测的评估方法。
基于设计规范的评估方法主要根据国内外相关规范和标准进行评估,如中国船级社的《钢质海船入级规范》等。
这些规范和标准通常会提供相应的计算公式和参数,供设计人员使用。
这种方法虽然简单易行,但规范可能未涵盖某些特殊结构和工况,导致评估结果不够准确。
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。
船舶结构强度与疲劳强度的计算技术研究船舶在水上行进的过程中,所受到的力是非常复杂的,由于水流的冲击和船体的重力以及所受的浮力之间的作用,想要计算船舶的结构强度和疲劳强度是非常困难的,所以在船舶的结构强度计算中,一般是采取极限强度计算法和总纵强度计算法。
船舶的疲劳强度的计算所面对的因素更多,所以,采取船舶疲劳强度的校核,以及对疲劳强度的寿命评估,是比较系统的计算方式。
本文浅谈船舶结构强度与疲劳强度的计算技术。
标签:船舶结构强度;疲劳强度;计算技术随着人们社会的进步,对海洋的探索近乎无止境,所以各类船舶公司的规模不断扩大,相对应的传播修理公司也随之增加,所面临的船舶修理任务也越来越多。
在这种情况下,由于出现的各类问题中,如果采取不当的修理方式,反而会进一步降低船舶抵抗风险的能力,甚至适得其反。
因此,研究船舶结构的结构强度和疲劳强度,并进行计算分析,然后和船舶的修理工程相结合,从而提高船舶的修理质量,保证船舶结构的安全性。
1 船舶结构强度船舶的结构力学从本质上来说,就是船体在水中航行的受力甚至变形的情况,而这些在船体的设计过程中,就会对船舶的强度进行计算,通过在对船体结构已经确定的情况下,给定外界传输的荷载,然后进行计算船体的结构强度。
为了能够便于计算,需要将船舶的结构简化,并且控制船舶外界所受到的荷载力,从而利用船舶的理论知识来计算船体在水流行进中应力、变形的强度计算。
2 船舶的结构强度分析与计算船舶的结构强度计算和设计建造时的强度计算是一致的,而在船舶的修理中,这些结构仍然是不变的,哪怕是立法和能量法,位移法和矩阵法,都是不曾改变的。
所以在这和过程中可以采取一种结构来进行计算。
2.1 力学求解这是船舶结构中比较基础,也是比较常用的方法之一,原理就是将不能够将控制的因素去除,形成稳定性的静定结构,如此一来,就能够得到想要的方程式,由于去掉不确定因素后,多出现的变形方程式和元老结构的方程式基本相同。
以n为未知力,则会出现“力法正则方程式”。