波激振动和砰击颤振对大型油船疲劳强度影响研究.pdf

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1、波激振动和砰击颤振对大型油船疲劳强度影响研究张凡胡嘉骏汪雪良(中国船舶科学研究中心无锡214082)[摘要]文章给出线性波激振动和砰击颤振引起的大型油船结构疲劳贡献度的计算方法。基于三维线性水弹性理论可计算得到包括刚体和2节点的振动模态下的垂向弯矩的传递函数，采用谱分析法对某30万吨油船进行结构疲劳强度计算，分析波激振动对船体结构疲劳损伤影响；基于二维非线性波浪载荷程序(含砰击颤振的波浪载荷)，采用时域方法对该油船进行船体梁弯矩计算，分析砰击颤振对船体梁弯矩及疲劳载荷的影响；结果表明对于该类大型油船波激振动和砰击颤振对船体的结构疲劳损伤的影响不可忽略。[关键词

2、]波激振动；砰击颤振；疲劳损伤；铁木辛柯梁[中图分类号]U661．4[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2015)增刊一0062—06SpringingandwhippingimpactonfatiguestrengthofverylargeoiltankersZHANGFanHUJia-junWANGXue—liang(ChinaShipScientificResearchCenter，Wuxi214082，China)Abstract：Thispaperpresentsthecalculationmethodofthespringingandw

3、hippinginducedstructuralfatiguecontributiontoverylargeoiltankers．TheverticalbendingmomentRAOsincludingrigidbodymotionsandtwo—nodevibrationarecalculatedbythelinearthree—dimensionalhydroelasticitytheory．Thestructuralfatiguestrengthofa300000tonoiltankeriscalculatedbythespectralmethodfo

4、rtheanalysisofthespringingefectonthefatiguedamageofhullstructures．Theverticalbendingmomentintimedomainiscalculatedbythetwo—dimensionnonlinearwaveloadprogramwithconsiderationofthewhippinginducedwaveloads，resultingintheevaluationofthewhippingefectonthehullgirderbendingmomentandonthefa

5、tigueload．TheresultsshowthatthewaveinducedspringingandwhippinghaveastrongimpactonthestructuralfatiguedamageoftheverylargeOi1tankersKeywords：springing；whipping；fatiguedamage；timoshenkobeam引言节点的振动形式。前者是由于随机波浪中高频成分的激励作用以及高频非线性流体作用力引起的，使随着船体尺寸增大及航速提高，波浪诱导的船船体产生疲劳损伤。后者是由于底部砰击、艏外飘体振动效应增加。

6、这些波浪诱导的船体振动分为稳砰击以及甲板上浪等流体冲击压力引起的，不仅影态高频船体振动(Springing)和瞬态高频衰减振动响结构的局部强度还会影响结构的疲劳强度。由于(Whipping)两类，这两类振动一般表现为垂向两波浪诱导的船体振动主要影响船体的垂向弯矩响[作者简介]张凡(1982一)，女，硕士，高级工程师，研究方向：海洋结构物疲劳强度。胡嘉骏(1965一)，男，硕士，研究员，研究方向：海洋结构物波浪载荷预报。汪雪良(1977一)，男，博士，高级一r程师，研究方向：海洋结构物波浪载荷预报。——～一～～～～～～二二二二二62l应，因此，在疲劳损伤计算时仅

7、考虑垂向弯矩的性理论已经在多种船舶与海洋工程结构物的设计研作用。本文采用谱分析法对线性波激振动引起的究中得到应用。结构疲劳贡献度进行计算，采用时域方法对砰击在平衡坐标系Oxyz中，Oxy平面位于未扰动颤振引起的结构疲劳贡献度进行计算。基于三维的静水面上，X轴从船尾指向船首，Y轴指向左舷，线性水弹性波浪载荷计算程序，采用谱分析法对Z轴向上并通过重心G，船体上任意一点的位移可某条30万吨油船进行结构疲劳强度计算，分析波以表达为：激振动对船体结构疲劳损影响；基于二维非线性：(、v、w)：∑P，(f)(1)波浪载荷程序(含砰击颤振的波浪载荷)，采用时r=1式中：P，(

8、f)和=(uo、vo、wo)(r=l，