船舶热点疲劳强度研究.pdf

《船舶热点疲劳强度研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第39卷第2期2010年4月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．39No．2Apr．2010IX)I：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．01．002船舶热点疲劳强度研究陈有芳1，金秋东2。张少雄2(1．中国船级社，北京100007；2．武汉理工大学交通学院，武汉430063)摘要：以一艘71000t的散货船为研究对象．基于IACS的《散货船共同规范》和CCS的《船体结构疲劳强度指南》，采用热点应力法来进行疲劳强度的评估。对热点疲劳计算的结果进行分析和比较，指出用热点应力法进行疲劳强度评估时的影响因素。关键词：热点应力；

2、散货船共同规范；有限元直接计算；疲劳累积损伤度中图分类号：U661．43文献标志码：A文章编号：1671—7953(2010)02—0005-03船舶在波浪中航行时受载情况的不确定性及变化性，使得船舶构件长期处于交变应力状态之下，从而使结构产生了周期性累积损伤，导致构件的疲劳破坏。高强度钢在船体结构中被广泛采用，其屈服应力和极限应力较高，可以承受较高外力，但由于疲劳强度几乎与屈服强度和极限强度无关，所以疲劳问题仍然备受关注。2006年4月1日，国际船级社协会(IACS)出版的《散货船共同结构规范》和《油船共同结构规范》开始实施[1]。中国船级社(CCS)在2007年

3、出版了《船体结构疲劳强度指南》[2](以下简称《指南》)，也从规范的角度上确定了疲劳强度的重要性。基于IACS的散货船共同结构规范以及关CCS的船体结构疲劳强度指南，文中对1艘71000t的散货船进行热点疲劳强度的研究。1计算模型1．1主尺度及结构形式这艘71000t散货船的主尺度为：全长，215．000m；型宽，32．200m；型深，18．600m；设计吃水，12．400m；结构吃水，13．430m；方形系数，0．854；速度，14．000kn71000t散货船货舱区为双底、单壳舷侧结构，设有顶边舱和底边舱。船体采用船用低碳钢、收稿日期：2009—12—04修回日

4、期：2010-01一II作者简介：陈有芳(1969一)，男，硕士，高级工程师。研究方向：船舶结构。E-mail：youfang@CCS．org．etlAH32、AH36高强度钢建造。货舱区肋距850into，双层底高度1680mm；底边舱横隔板、双层底的实肋板、舷侧肋板的间距为2550mm，顶边舱横隔板间距为5100mm。全船共有7个货舱，在Fr96、Fr126、Fr156、Fr186处存在槽型横舱壁结构，并且设有底凳和顶凳结构。1．2热点范围根据共同规范以及船体结构疲劳强度指南指定的热点位置，并且结合粗网格模型计算的结果，文中选取了8个易于产生疲劳裂纹的焊接节点，

5、即热点，见表1。表1热点位置热点名称热点位置底边舱与舷侧强肋骨趾端相交处(左舷)内地板、底边舱斜板与最外侧旁桁材相交处(左舷)．．．．．内地板、底边舱斜板与最外侧旁桁材相交处(右舷)底边舱与舷侧强肋骨趾端相交处(右舷)内底板与底凳斜板相交处底凳斜板与槽型舱壁相交处槽型舱壁与卸货板相交处槽型舱壁与顶凳斜板相交处2载荷及工况2．1载荷对于船舶来说，可能导致船舶结构疲劳破坏的载荷大致可分为4类[s]：1)常规波浪载荷及舱内货载；2)船体的底部砰击、船艏外飘砰击、甲板上浪等动态载荷；3)发动机或螺旋桨激励引起的恒幅交变载荷；5l2345678QC；QCiQN第2期船海工程第

6、39卷4)由于轻微碰撞、触礁等引起的低周交变载荷。目前来说，各国较为成熟的研究是第l类载荷；第2类正在研究中，还没有成熟到可以作为规范应用的地步(Bv、LR、DNV在疲劳分析中没有考虑砰击的影响，ABS在理论文本上介绍了一种处理方法，但在程序上未实施，GL提供了一个底部砰击的经验公式)；第3类载荷引起的是局部疲劳强度问题，总的来说对全船的疲劳强度的影响不会很大；第4类载荷更重要的是对局部静强度的影响，虽是一个研究热点，但对疲劳强度的影响估计有限Ⅲ。IACS颁布的散货船共同结构规范(2006)和CCS的《指南》(2007)也是基于第l类载荷的。2．2计算工况共同规范中

7、对于BC-A的散货船规定了4种装载工况，分别为均匀装载、隔舱装载、正常压载和重压载。每一种装载工况分别对应8种载荷工况，共计32种工况。《指南》指定的是2种装载工况：满载和压载；每种装载工况有4种载荷工况，共计8种计算工况。3计算结果利用MSC．Patran／Natstran建立的三维有限元计算模型，计算结果经过插值计算得到热点处的疲劳损伤值如表2所示。可以看出8个热点基本上都是满足规范规定的。表2热点处的疲劳累积损伤度4结果分析4．1计算模型的比较分析CCS《：指南》规定的计算模型为1／2舱+1舱+1／2舱的舱段模型。模型的边界施加于舱段的两端面和中纵剖面，船