某船结构裂纹问题分析处理.pdf

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1、第26卷第4期2013年8月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．26No．4Aug．2013某船结构裂纹问题分析处理朱云翔1，郦智斌2(1．海军驻上海地区舰艇设计研究军事代表室，上海200011；2．海军装备技术研究所上海研究室，上海200083)摘要：文章通过对某船结构裂纹进行广泛调研和有限元分析，找出了裂纹产生的原因，并制订出结构修复的方案，圆满解决了问题。关键词：船体结构；裂纹；有限元；分析中图分类号：U672文献标志码：C文章编号：1001—8328(2013)04—0019—03Abstract：Throughawi

2、deinvestgationandfiniteelementanalysistovessel惫structuralcrack，crackisfoundandplanforrepairisalsomade．Keywords：hullstructure；crack；finiteelement；analysis某型海洋综合调查船在一次高强度的航行任务中，连续航行一万多海里，期间遭遇十多次大风浪，返港后检查发现上层建筑结构有多处裂纹。我们组织该船总体设计所及建造船厂相关人员一起，通过广泛调研和深入分析，弄清了问题原因和机理，并研究制订出合理可行

3、的结构修复和加强方案，圆满解决了问题，通过举一反三，及时消除了其他船同类问题再次发生的隐患。1裂纹产生原因分析1．1现场调研与勘验首先通过与船员进行座谈，了解到该船在本次任务期间多次遭遇恶劣海况，每次经过大风浪后都及时对船体结构进行了目测检查，未发现有异常情况。在返航途中又遭遇8级风(阵风11级)的恶劣海况，靠码头后仔细检查发现02甲板下烟囱前后2个横向过道处部分结构构件共有8处出现局部裂纹。座谈中，船员对本船主船体结构是否有损伤以及主船体安全提出担心。为此，查阅了该船的设计文件，发现该船总强度设计有较大裕度(剖面模数有约80％的裕度)

4、，初步判断不应出现主船体损伤。然后进行了实船检查勘验，以船员反映的该船出现问题的区域为基础，对已出现裂纹的区域进行了检查，同时将检查区域扩大到01甲板及以下结构。为了验证主船体结构完好，选取主船体最薄弱的区域即船中机舱棚01甲板开口区域的2处位置，拆除了甲板内装绝缘进行检查。认为如果这2处船体结构没问题，则主船体其他区域是不会有问题的。除此以外，还对02甲板和01甲板下船舯区域主要强力结构连接的各关键节点、上层建筑前后端壁处主甲板等约90个结构节点都进行了目测检查，并根据各节点的实际情况，对其中的14个疑似损伤部位进行着色探伤，对15个

5、疑似损伤部位进行超声波检测，确认实际存在8处结构裂纹，都出现在02甲板下横向过道内的纵桁端部及02甲板错层处的横端壁上，其余部位结构完好无损，主船体结构安全。鉴于该船是该型海洋综合调查船的第二艘，首制船早于其一年交付使用，其是否也出现过类似的裂纹问题呢，为此，也对首制船进行了调研与勘验，发现02甲板下Fr63有一处细小裂纹，其余正常，同时了解到首制船还未经历过如此高强度的恶劣海况。那么，该船出现的结构裂纹是由于建造质作者简介：朱云翔(1964一)，男，江苏宜兴人，高级工程师，博士，主要从事舰船监造工作。·19·2013年第4期中国修船第

6、26卷量问题还是原设计存在缺陷，正确地分析确认该船产生结构裂纹的原因，对于决定能否按原设计图纸进行修复，以及如何修复是十分重要的。1．2结构有限元分析为了分析裂纹部位局部结构节点的屈服强度和疲劳强度，并考虑总纵弯曲对其影响，进行了结构有限元分析。首先建立了全船三维有限元模型，其纵向范围为Frl9一Frl55(约75％船长)，包含了该区域内主船体和上层建筑所有主要船体结构。全船三维有限元建模的主要目的是为局部的细网格有限元强度分析提供准确的边界条件，同时从粗网格有限元模型中读取的单元合成应力也可作为强度校核的参考指标。网格沿船壳横向按纵骨

7、间距(650mm左右)或类似的间距划分。针对实船上出现的8处裂纹区域，考虑结构的对称性和相似性，在本计算中对3个区域进行网格细化并作屈服强度分析。细网格有限元模型的单元约为50mm×50mm。用于疲劳强度分析计算热点应力的精细网格有限元模型的单元约为6mm×6mm或者10mm×10mm，并依据规范要求扣除相应的腐蚀余量。疲劳强度分析的载荷是基于10“概率水平的波浪载荷预报，采用全概率谱分析方法计算疲劳寿命。02甲板下Fr63与3700纵壁交界处粗网格有限元计算的单元中心点合成应力为195N／mm2(许用应力为220N／mm2)，细网格有

8、限元计算结果为342N／mm2(许用应力为352．5N／mm。)。1．3裂纹产生原因分析该船按照中国船级社2001年《钢质海船人级与建造规范》进行船体结构设计，为长艏楼船型，主船体有3道连续甲板，其中01甲