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30.8万吨VLCC的结构疲劳强度分析

作者：韩钰 Publish: 2007-9-14 Hits:-

【中文题名】

30.8万吨VLCC的结构疲劳强度分析

【英文题名】

Fatigue Strength Analysis for 308,000 DWT VLCC

【学科专业】

船舶与海洋工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-14

【中关键词】

VLCC,S—N曲线,累积损伤,有限元分析,,

【英关键词】

VLCC,S-N curves,cumulative damage,FEM method,

【分类导航】

交通运输>水路运输>船舶工程>船舶原理>船舶结构力学>

【论文摘要】

超大型油船(Very Large Crude Oil Carrier)一直是世界油运市场上的主力船型,目前全球拥有量约440艘,其中船龄超过20年的约占17%。近十年中,超大型油船VLCC需求量一直相当稳定,目前全球各大船厂手持订单超过110艘。如果再考虑到石油运输市场的扩大和发展,可以预测VLCC在未来较长的时间内市场需求量将相当大并且会稳定增长。本文以目标船型30.8万吨VLCC作为研究平台。通过分析,整理各类船舶产生疲劳裂纹的因素及位置,对本船结构的关键节点进行分析设计,优化节点的设计质量,降低高应力,改善应力集中,消除硬点,以增加船体结构疲劳强度。首先分析了疲劳破坏特点、疲劳产生的主要诱因、影响疲劳强度和疲劳寿命的因素,调研了国内外船体结构疲劳载荷和疲劳损伤计算方法的发展历程和最新进展;然后基于本船的结构、节点形式,确定疲劳损坏的危险区域,重点对危险区域进行了详细分析。针对目标船结构的典型节点进行疲劳强度的校核。船体结构累积疲劳损伤的计算是基于S—N曲线和Miner线性累积损伤原理,而疲劳评估简化方法的基础就是把结构的应力范围的长期分布假定为Weibull分布,该方法的主...

【论文题纲】

摘要	2-4
ABSTRACT	4-9
第一章绪论	9-12
1.1 课题的来源、研究背景及意义	9-12
1.1.1 课题的来源	9
1.1.2 课题研究背景	9-10
1.1.3 课题意义	10-12
第二章疲劳的特性研究	12-32
2.1 影响疲劳的因素	12-17
2.1.1 设计载荷	12
2.1.2 应力集中	12-13
2.1.3 结构刚度	13
2.1.4 高强度钢	13-14
2.1.5 施工程序	14
2.1.6 复杂的节点	14-15
2.1.7 材料表面特性	15
2.1.8 焊接	15-17
2.2 疲劳相关机理	17-24
2.2.1 疲劳的周期	17
2.2.2 疲劳破坏的特点	17-19
2.2.3 S-N 曲线	19
2.2.4 潜在的失效模式	19-20
2.2.5 残余应力	20-21
2.2.6 压缩残余应力	21
2.2.7 疲劳直接计算	21-24
2.3 节点的疲劳设计	24-32
2.3.1 节点的疲劳寿命	24
2.3.2 影响疲劳强度的不定因素	24-25
2.3.3 设计阶段提高疲劳强度的方法	25-27
2.3.4 建造阶段提高疲劳强度的方法	27-29
2.3.5 建造公差和缺陷修补	29-32
第三章纵骨节点的疲劳强度校核	32-53
3.1 疲劳校核的概述	32-38
3.1.1 船体主尺度	32
3.1.2 疲劳校核部位的选择	32-35
3.1.3 DNV 简化疲劳分析法要点与流程	35-38
3.2 疲劳评估的主要参数	38-43
3.2.1 装载条件和有关参数	38
3.2.2 S—N 曲线	38
3.2.3 板架计算参数	38-39
3.2.4 纵骨计算参数	39-40
3.2.5 应力集中系数	40-41
3.2.6 其它有关疲劳评估的参数	41-42
3.2.7 纵骨的静水应力	42-43
3.3 纵骨节点疲劳强度的数值结果	43-52
3.3.1 船体梁波浪弯矩	43
3.3.2 船舶运动加速度	43-44
3.3.3 计算点的内部和外部动压力	44-45
3.3.4 船体梁弯曲应力	45-46
3.3.5 局部弯曲应力	46-48
3.3.6 合成应力范围	48-49
3.3.7 长期应力范围Weibull 分布参数	49-51
3.3.8 疲劳损伤和疲劳寿命	51-52
3.4 结论	52-53
第四章内底折角线节点疲劳强度分析	53-95
4.1 疲劳分析的概述	53-62
4.1.1 疲劳载荷的计算方法简介	53-58
4.1.2 累积疲劳损伤	58-59
4.1.3 疲劳寿命的预报	59
4.1.4 应力及应力范围	59-60
4.1.5 S-N 曲线	60-62
4.2 波浪载荷、海水动压力、液舱动压力预报	62-76
4.2.1 有限元模型	62-63
4.2.2 主要输入参数	63-65
4.2.3 波浪载荷	65-72
4.2.4 波浪弯矩的规范计算值	72-73
4.2.5 计算状态波浪弯矩分配	73
4.2.6 海水动压力按10-4 超越概率水平预报	73-75
4.2.7 液舱内液体运动加速度按10-4 超越概率水平预报	75-76
4.3 油船疲劳分析位置确定	76-77
4.4 有限元计算	77-90
4.4.1 有限元模型	77-79
4.4.2 局部动应力范围计算	79
4.4.3 船体梁动应力范围计算	79-90
4.5 疲劳强度分析	90-94
4.5.1 时间分配系数	90
4.5.2 内底板折角线裂纹	90
4.5.3 总体和局部动应力范围合成的切口应力范围	90-92
4.5.4 节点疲劳寿命计算	92-94
4.6 结论	94-95
第五章典型节点的疲劳设计	95-103
参考文献	103-104
附录	104-128
致谢	128-129
攻读硕士学位期间发表的学术论文	129-131

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.111830



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