船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准
船体强度与结构设计复习要点
一引起船体梁总纵弯曲的外力计算1 在船体总纵强度计算中，通常将船体理想化为一变断面的空心薄壁梁，简称船体梁。
船体梁在外力作用下沿其纵向铅垂面内所发生的弯曲，称为总纵弯曲。
船体梁抵抗总纵弯曲的能力，称为总纵强度。
2 船体总纵强度计算的传统方法：将船舶静置在波浪上，求船体梁横剖面上的剪力和弯曲力矩以及相应的应力，并将它与许用应力相比较以判断船体强度。
3 重力p(x)与浮力b(x)是引起船体梁总纵弯曲的主要外力。
载荷q(x)，剪力N(x)，弯矩M(x)。
4 中拱：船体梁中部向上拱起，首、尾两端向下垂。
中垂：船中部下垂，首、尾两端向上翘起。
5重量曲线：船舶在某一计算状态下，描述全船重量沿船长分布状况的曲线。
绘制重量曲线的方法：静力等效原则。
6 重量的分类：按变动情况来分，①不变重量，即空船重量，包括：船体结构、舾装设备、机电设备等各项固定重量。
②变动重量，即装载重量，包括货物、燃油、淡水、粮食、旅客、压载等各项可变重量。
按分布情况来分，①总体性重量，即沿船体梁全长分布的重量，通常包括：主体结构、油漆、锁具等各项重量。
②局部性重量，即沿船长某一区段分布的重量。
7 重量的分布原则：静力等效原则。
①保持重量的大小不变，这就是说要使近似分布曲线所围成的面积等于该项实际重量。
②保持重量重心的纵向坐标不变，即要使近似分布曲线所围的面积的形心纵坐标与该项重量的重心坐标相等。
③近似分布曲线的范围与该项重量的实际分布范围相同或大体相同。
8 浮力曲线：船舶在某一装载情况下，描述浮力沿船长分布状况的曲线19 载荷曲线：在某一计算状态下，描述引起船体梁总纵弯曲的载荷沿船长分布状况的曲线。
10 静水剪力、弯矩曲线：船体梁在静水中所受到的剪力和弯矩沿船长分布状况的曲线。
11 静波浪剪力和弯矩计算：船舶由静水进入波浪时，重量曲线p(x)并未改变，但水面线发生了变化，从而导致浮力的重新分布。
波浪下浮力曲线相对静水状态的浮力增量是引起静波浪剪力和弯矩的载荷。
采用简化方法的船体结构疲劳强度校核
采用简化方法的船体结构疲劳强度校核发布时间：2021-04-15T15:37:55.650Z 来源：《工程管理前沿》2021年第2期作者：张振坤[导读] 疲劳是船舶结构破坏的一种主要形式，其可视为材料在一定的交变应力作用下经一定循环周期不致损坏的能力张振坤新大洋造船有限公司，江苏扬州 225107摘要：疲劳是船舶结构破坏的一种主要形式，其可视为材料在一定的交变应力作用下经一定循环周期不致损坏的能力。
船舶在营运过程中，由于其装载状态、航行区域等条件是不断发生变化的，特别是在大风大浪等恶劣的环境中，船舶经常处于中拱、中垂交变应力状态下，这种交变载荷周期性的累积效应，会造成船舶的疲劳破坏。
疲劳的一个明显特点，是材料所承受的载荷不会对其造成立即的破坏，只有在经历一定次数的载荷波动后，材料才会产生失效，这是一个循序渐进的过程。
一直以来，船舶的疲劳裂纹始终是一个较为严峻的问题。
关键词：船体结构，简化方法，疲劳强度，分析探讨1疲劳载荷和疲劳应力船舶在海上环境中航行时，船体结构受到波浪力及运动产生的各种惯性力的作用，结构内部会产生不断变化的交变应力，并最终造成疲劳损伤。
可以说，疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。
对于大型船舶和使用高强度钢材料的船舶而言，疲劳问题显得尤为突出。
近年来，疲劳问题越来越受到相关各方的重视。
根据国外船级社的实践，绝大部分简化疲劳强度校核方法所用的波浪外载荷幅值的长期预报都是由IACS统一规定推断而来的。
有鉴于此，本文也采用了这一方法。
波浪载荷成份分为船体梁遭受波浪产生的力矩、水平方向弯矩和扭矩、外部水动压力、内部惯性载荷和船舶运动所附加的静水压头等等。
结构的疲劳主要与应力范围有关，疲劳应力指的是船体结构内部由波浪载荷引起的交变应力。
疲劳强度从本质上说是一个局部强度问题，需要针对结构细部，尤其是焊接节点进行仔细的校核，由于船体中有数量众多不同类型的节点，节点所受的载荷极其复杂，因此疲劳强度校核是一个非常复杂的问题。
《船体结构疲劳强度指南(2015)》
6.1 一般规定............................................................................................................... 66
第 4 章 简化应力分析 ................................................................................................................... 40
4.1一般要求................................................................................................................. 40 4.2基于简化分析的热点应力范围与热点平均应力................................................. 40 4.3名义应力分量计算................................................................................................. 41 4.4 热点应力计算....................................................................................................... 44 4.5应力集中系数......................................................................................................... 44
船体结构强度试验规范
船体结构强度试验规范1 范围本规范规定了舰船船体结构强度实船试验的试验方法。
本规范适用于舰船船体结构强度实船试验。
2 试验目的测定舰船船体结构强度,发现舰船设计和建造中出现的某些缺陷；检验理论预报的精度和可信度；保证舰船船体结构的可靠性。
3 试验仪器、设备3.1 保证船试验时必须提供保证船，该船应能在试验所要求的浪级下安全航行并履行其工作职责。
3.2 测试用仪器应选用具有多通道并能长期保存记录的电子测试系统。
通常由电阻应变片（传感器）、补偿片、静态或动态电阻应变仪（放大器）和记录器数据分析仪组成。
测试系统应具有良好满足被测物件要求的幅值线性，并能适应船上工作环境（温度、湿度及其它干扰）。
测试用仪表应按国家计量法的规定经过计量检定合格并处在规定的有效周期内，其量程和精度与试验检测的要求相适应。
试验前后应对所有仪器仪表检查、校验和标定。
在试验现场待试期间应保持良好状态。
3.3 测试仪器仪表的安装粘贴应变片前，待测部位表面要进行磨平和清洁处理。
应变片的粘贴（胶粘剂、粘贴、接线和保护涂层等）要严格按照制造厂说明书的要求进行。
应变片要粘贴牢靠，方向要正确，贴好的应变片应具有防水绝缘措施。
测试仪表应按照测试项目的要求及有关操作规程安装在合适的位置上，并有安全可靠的固定措施。
防止在试验过程中因松动、振动及外界环境等因素影响测试结果的正确性。
4 试验条件4.1 试验海区静力试验应选在无风无浪的缓流静水区域。
波浪中强度试验要求试验海区应开阔，海区水域应大于30 n mile X 30 n mile，海区应有足够水深，建议按表l选择试验海区的水深。
表l 试验海区的水深要求浪级 ３ ４ ５ 要求水深m ≥３０ ≥４５ ≥８０4.2 舰船状态4.2.1 静力试验测试前舰船应处于空载状态。
4.2.2 试验前后应检查并记录舰船的艏艉吃水，估算舰船的排水量，重心高度，横稳心高等。
5 试验项目5.1 波浪用测波仪测量波浪长度，波高，波的周期等，在罗经上判断浪向并记录。
船舶结构的疲劳寿命评估与结构优化设计
船舶结构的疲劳寿命评估与结构优化设计
船舶结构的疲劳寿命评估与结构优化设计
船舶是海上运输的主要工具，其结构设计是保证船舶安全、经济、环保等方面的重要保障。
而船舶结构在长期使用中，由于受到海洋环境的影响，会出现一定的疲劳现象，从而影响船舶的使用寿命和安全性。
因此，疲劳寿命评估和结构优化设计成为了船舶结构设计中必不可少的环节。
疲劳寿命评估是指对船舶结构在一定载荷作用下，经历了多少次循环载荷后会发生疲劳破坏的估算。
在进行疲劳寿命评估时，需要考虑到材料的强度、疲劳裂纹扩展速率、载荷历程等多个因素。
其中，载荷历程是影响疲劳寿命评估的重要因素，不同的载荷历程会导致不同的疲劳寿命。
因此，在进行疲劳寿命评估时需要对不同的载荷历程进行分析和评估。
结构优化设计是指通过对船舶结构进行优化设计，以提高其使用寿命和安全性。
在进行结构优化设计时，需要考虑到材料的强度、刚度、稳定性等多个因素。
其中，材料的强度是影响结构优化设计的关键因素之一。
通过选用高强度材料或者增加材料厚度等方式，可以提高船舶结构的强度和使用寿命。
同时，在进行结构优化设计时还需要考虑到船舶的使用环境。
例如，在海洋环境中，船舶会受到海浪、风浪等多种载荷作用，因此需要对船舶结构进行针对性的优化设计，以提高其抗载能力和安全性。
总之，船舶结构的疲劳寿命评估和结构优化设计是保证船舶安全、经济、环保等方面的重要保障。
在进行疲劳寿命评估和结构优化设计时，需要综合考虑多个因素，并针对性地进行分析和评估，以提高船舶结构的使用寿命和安全性。
船舶结构强度直接计算分析中应力的选取
船舶结构强度直接计算分析中应力的选取摘要：船舶结构强度进行计算的过程中如何选择更加适合的应力一直以来都是十分重要的问题，文章分析了计算过程中常见的应力选取情况。
1、前言船舶进行结构强度计算的过程中应力从不同的角度可以分别分为中面应力表面应力，和节点应力单元节心应力两个方面，文章分析了如何选择应力。
2、中面应力与表面应力2.1分析船体是由许多构件组成的复杂结构,每一构件各自承担着一定的作用,其受力和变形极其复杂。
但它们具有的共同特点是,在承受外部载荷后,将顺序地传递所受到的力,并发生相应的变形。
构件在受力和传力的过程中会受到多种作用,产生多种应力。
在传统的船体结构强度分析方法中,对于纵向强力构件,习惯上把应力人为地区分为4种,即总纵弯曲应力(1)、板架弯曲应力(2)、由纵骨弯曲引起的应力(3)和由板格局部弯曲引起的应力(4),根据各种构件在传递载荷过程中所产生的应力种类和数目,用合成应力来校核其总纵强度。
这种方法是近似的和不合理的[3]。
用有限元方法对船体结构进行计算分析时,无所谓总强度、横强度和局部强度之分,而且,只要网格足够细,上述纵向构件的4种弯曲应力是一起算出的,消除了上述对各种应力的合成过程中的近似性和不合理性,因此比常规的方法更有效和可靠。
原则上说,用线弹性计算理论和基于屈服强度的强度准则对承受面外压力的板进行强度校核时,应采用板的上下表面应力进行校核,因为板的局部弯曲使得板的上(或下)表面的应力较其中面应力有所增加。
但是,由于下面的原因,我们认为取板单元的中面应力作为工作应力是合理的:1)受到骨架支持的板格,只要骨架有足够的刚度而不失稳,板格表面小的局部屈服并不会引起其承载力的明显减小和正常使用;2)根据3种常规船型结构强度直接计算分析指南中规定的建模准则,有限元网格沿横向按纵骨间距或类似的间距划分,纵向按肋骨间距或类似的间距划分,而板壳单元采用线性位移模式的4节点四边形单元或3节点三角形单元,也就是说按照这样的网格模型,由板的局部弯曲引起的弯曲应力是算不出来的;3)正常载荷作用下,由板的局部弯曲引起的应力与板的薄膜应力相比并不大。
海洋工程结构疲劳规范
FATIGUE ASSESSMENT OF OFFSHORE STRUCTURES,ABSRP-C203 RP-C206 DNV海洋工程结构物疲劳强度评估指南, CCSABS确定疲劳损伤的方法：1，Deterministic Method依赖于S-N曲线，对应恒幅应力2，Palmgren-Miner Rule线性损伤累计理论，对应变幅应力规范中关于海洋工程结构物疲劳评估方法主要讲了以下几个方面：1. 基于S-N 曲线的疲劳应根据不同的疲劳寿命计算方法计算获得相应的应力值，如下表。
在计算海洋工程结构物的疲劳寿命时，由于结构物往往具有多个工况且各工况在服役期间所占时间比例不同。
因此，应对每一种需考虑载荷工况分别计算损伤度。
然后再按照各种工况在评估目标服役期中的比例加权计算总的损伤度。
当结构服役期间有过不同的用途时，则应考虑不同用途所造成的疲劳损伤的累积。
例如，当海上浮式生产装置是由油船改装而成时，则在评估该海上浮式生产装置的剩余疲劳寿命时，要扣除该船作为油船使用时已经造成的疲劳损伤，且应注意以下要求：（1）当计算过去服役期中的疲劳损伤时，应采用该船过去实际航行路线的波浪海况，而不该像对新造油船一样采用假定航线的波浪海况。
（2）当计算该油船在过去服役期的疲劳累积损伤，要考虑该船的航速，即在计算应力幅值响应算子（RAOs）和应力循环次数时要采用遭遇频率。
2.应力集中系数和热点应力计算在船舶与海洋工程实践中，对于板件结构的对接焊缝、T型节点和十字节点、以及圆管对接节点通常可采用名义应力法进行疲劳寿命计算。
对船体结构中典型节点进行疲劳寿命计算时，节点的应力集中系数可参考CCS《船体结构疲劳强度指南》中相关内容。
热点应力也可以采用其他公认的合理方法求得，但需经过CCS 的认可。
对多平面管节点的通常处理方式是假设各个平面间的管节点互不影响，从而当成简单管节点计算。
但是，在有些情况下，不同平面间的管节点相互影响很严重，这种相互影响会使得管节点的应力集中系数发生很大改变。
船舶总纵强度计算方法
可是这些构件的端部，由于抵抗总纵弯曲的程度较小， 则应该按下图所示扣除斜线部分的构件剖面积。
2015-3-29
总纵强度计算
2015-3-29
总纵强度计算 相邻舱口之间的甲板、同样可视为间断构件，因此如 计算剖面选在下图所示的斜线区域内时，则斜线部分 的甲板面积应扣除。
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总纵强度计算
3）、强度计算中规定，凡甲板开口宽度超过甲板宽 度的20%者均应扣除。 纵桁腹板上的开口，如大于腹板高度的20%，则 应扣除开口部分。 至于纵向连续构件上的个别开口，如人孔、舷窗 等，计算剖面模数时不必扣除
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总纵强度计算
不同材料之间的相换算____依据变形相等
i
Ei
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P P i Ei E Ei i E
一、引言
总纵强度计算
问题提出：
船舶在运营过程中，船体结 构的受力颇为复杂。尤其是船体所 受重力和浮力沿船长方向分布的不 一致，将产生弯曲变形及弯矩和弯 曲应力。 (这时弯曲应力大小如何衡准？)
解决思路：
将船体视为一根空心变断面且两端自由支撑的梁，来研究它的弯曲变形. 已成为研究船舶总纵强度(Longitudinal strength of ship)的标准方法。
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总纵强度计算
横骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板，外底板将水压力传给骨架（纵骨、肋板以及船底纵桁等），然后在传到 板架的支承周界（横舱壁及舷侧）上去，传力过程如下图.
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总纵强度计算
纵骨架式——假定在船底板架上只作用着水压力。直接承受水压力的构件是外 底板，外底板将水压力传给骨架（纵骨、肋板以及船底纵桁等），然后在传到 板架的支承周界（横舱壁及舷侧）上去，传力过程如下图.