某散货船底凳与内底相交处热点疲劳分析及改进方案.pdf

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1、第39卷第2期2010年4月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGVOL39No．2Apr．2010DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．02．001某散货船底凳与内底相交处热点疲劳分析及改进方案胡丰梁，王刚(中国船级社，北京100007)摘要：目前对屈服强度和屈服强度的评估相对较成熟，理论性也较强，结构直接计算方法已经成为评估和校核不可或缺的手段；而疲劳强度的计算在现行规范中现在仍是以经验公式为主。由于对疲劳性能影响的因素很多，在实船的设计计算中难免会出现疲劳强度达不到规范要求的情况。因此考虑使用中国船级社在MSC

2、PATRAN平台的基础上按照IACSCSR-JBP规范开发的软件DSA-JBP，对底凳与内底相交处的疲劳累积损伤进行评估，并据评估结果对超出规范要求的热点区域提出改进方案。关键词：规范计算；CSR-JBP；疲劳；累积损伤；底凳与内底板相交点中图分类号：U661．43文献标志码：A文章编号：1671-7953(2010)02-0001-04实践中发现在CSR散货船的疲劳计算中，对于重压载货舱的垂直底凳与内底板相交处的疲劳校核，结果总是不能令人满意，相对于同一舱的斜板与内底板相交处的疲劳累积损伤值，垂直板所得出的结果要大得多。而对这个部位所进行的疲劳改善性方案也

3、难对疲劳累积损伤值有较好的改观。针对某船重压载舱的这种情形，结合规范的要求，提出几种对比的方案，以期取得控制该处疲劳的有益效果。1计算方法采用IACS的CSR-JBP规范中的疲劳评估方法。具体计算流程如下[1]。1)计算与假定裂纹扩展方向相垂直的近场主应力分布，线性外插至疲劳热点(此处的热点假定在两板中线的相交处)。这个工作要对均匀满载、隔舱装载、正常压载和重压载4种装载工况，中拱、中垂两种船舶状态，H、F、R、P4种载荷工况的组合分别进行，一共可以得到32个疲劳热点应力。用i表示4种载荷工况，歹表示两种船舶状态，屉表示4种装载工况，则32个疲劳热点应力可表

4、示为‰洲肌收稿日期：2009-12-04修回日期：2009-12-29作者简介：胡丰梁(1983一)，男，硕士，助理工程师。研究方向：船舶结构直接计算。E-mail：hfl0529@163．tom2)计算对每种载荷工况i在某一装载工况足下的热点应力范围觚．“。，和热点平均应力dhle啦，f(七)。3)计算每种装载工况下的最大热点应力范围觚舢考虑到残余应力的影响及计算所得最大应力可能超出屈服应力而与实际情况不符的情况，需对这个热点应力范围作修正，计算出热点应力的等效范围岔e口Ili，舢如果两个构件的连接使用焊接的方式进行，则还需在等效热点应力范围的基础上计入由

5、焊缝几何形状影响引起的应力集中。可得到对于每一个装载工况下焊缝处的等效切口应力范围△％舢4)考虑到结构构件所处的腐蚀环境的不同，所用钢材的屈服应力的不同以及板厚的不同对疲劳热点处的影响，对等效切口应力范围加以修正，得到修正后的等效切口应力范围△cre。t。5)假定切口应力范围的长期分布符合双参数的Weibull分布，Weibull分布的形状参数取为1，尺度参数取为篙琶(其中Nr取对应于10-4超越概率的循环次数104)。计算每种装载工况下的疲劳累积损伤值并线性相加为全部疲劳累积损伤。每种装载工况下的疲劳累积损伤值取和累积疲劳累积损伤值D分别为：Dk=Aak＼

6、NIIuLzY蟹∥4"k，、rrc_c_4+1，可)+旷3膳7(÷+1，D]】第2期船海工程第39卷D--∑Dk式中：K——SN曲线参数，取为1．014X1015；m——每种装载工况在船舶寿命期内所占的i：t例；A，L——假定船舶设计寿命为25年，在寿命期内的总循环次数，NL=盟铲；口=4(等圪目2赫撕脯躯靴瞄卜2型不完全Gamma函数；个子模型进行分析，得出单元应力结果。r1型不完全Gamma函数。按照CSR-JBP规范的规定，使用距热点距离2疲劳累积损伤计算力外插至热点，得到热点处的热点应力。规范规2．1计算模型定此处仅需考察由内底板上的单元插值得到的热

7、选取一艘17万t的散货船，其主尺度为：点应力，进而计算出热点处的疲劳累积损伤值。船长278m；船宽44m；型深23．2m。为了更全面地考察热点的疲劳累积损伤，在底凳疲劳计算中计算模型采用两级的计算模型。侧板上也选择两个单元，并使用这两个单元的表第一级为建立一个三舱段模型，并按照规范(指散面应力插值求得热点处的应力，进而求得热点的货船的共同规范，下同)进行加载和计算，然后在疲劳累积损伤，与由内底板得出的疲劳累积损伤这个舱段模型的基础上建立疲劳热点区域附近的作对比，从而更全面地观察此处的疲劳性能。子模型，进行疲劳计算。疲劳插值单元的位置见图3，单元属性见子模型的

8、范围为：横向向左右延伸至相邻的表1。旁纵桁；纵向向前