船舶结构可靠性分析

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船舶结构分析

船舶结构分析

船舶结构分析船舶结构分析是指对船舶的结构进行分析和评估的过程。

船舶结构的稳定性和强度对于船舶的安全和可靠运行至关重要。

本文将简要介绍船舶结构分析的重要性以及常用的分析方法。

1. 船舶结构分析的重要性船舶是一种复杂的工程结构,承受着巨大的力并在恶劣海况下运行。

船舶结构的分析可以帮助工程师了解船舶在不同工况下的应力和变形情况,进而评估其可靠性和强度。

通过船舶结构分析,可以预测船舶在使用寿命内的结构疲劳和应力集中问题,从而采取相应的维修和改进措施。

2. 船舶结构分析的常用方法(1)有限元分析:有限元分析是一种常用的数值分析方法,用于模拟船舶结构在受力情况下的变形和应力分布。

通过将结构离散化为有限数量的单元,并计算每个单元的应力和变形,可以得到整个结构的应力和变形分布情况。

有限元分析可以评估船舶结构的强度和刚度,并进行结构优化设计。

(2)结构强度计算:结构强度计算是一种基于物理原理和工程经验的分析方法,用于评估船舶结构在不同负荷条件下的强度。

通过考虑船舶结构的材料特性、工艺参数和负荷作用,可以计算船舶结构的强度。

结构强度计算可以帮助工程师评估船舶结构在不同工况下的破坏风险,并指导结构的设计和维修。

(3)结构疲劳分析:船舶在长时间使用过程中,由于重复荷载作用可能会发生疲劳破坏。

结构疲劳分析是一种用于评估船舶结构的疲劳寿命的方法。

通过考虑船舶结构的应力谱、载荷频次和材料疲劳特性,可以预测船舶结构的疲劳寿命,并制定相应的维修计划。

3. 总结船舶结构分析是确保船舶安全和可靠运行的重要工作。

通过使用适当的分析方法,可以评估船舶结构的强度、稳定性和疲劳寿命,并采取相应的措施进行设计和维修。

在船舶工程中,船舶结构分析是一个不可或缺的环节,有助于提高船舶的安全性和运行效率。

参考来源:- "Structural Analysis in Naval Architecture" by Paik, Jeom Kee- "Ship Structural Analysis and Design" by Hughes, Owen F.。

船舶动力系统可靠性分析与模拟

船舶动力系统可靠性分析与模拟

船舶动力系统可靠性分析与模拟船舶作为海上运输的重要工具,在海洋经济和国防建设中扮演着重要的角色。

而船舶动力系统是船舶的核心部分,包括主机、发电机、电脑控制系统等设备。

因此,在保证船舶安全和高效运转的同时,船舶动力系统的可靠性评估和分析就成为了不可或缺的一环。

一、船舶动力系统可靠性分析的意义船舶作为长期处在海洋环境中的运输工具,其动力系统面临各种类型的风险因素,如海浪、风暴、运输货物和乘客数量的变化等。

这些因素对船舶动力系统的影响是复杂和多方面的。

因此,要保证船舶的正常运行,必须对动力系统的可靠性进行评估和分析。

首先,船舶动力系统的可靠性评估可以帮助船舶拥有者确定系统的寿命,及时维护并更换老化和磨损严重的零部件,减少维修成本和运输停顿的时间。

其次,船舶动力系统可靠性分析可以提高船员和管理人员的安全意识,降低事故的发生率,并减少船舶运输中出现的问题,增加运输安全和效率。

最后,对船舶动力系统可靠性分析的实施,可以帮助设计人员改善船舶动力系统的设计并进一步优化系统在复杂海洋环境下的性能。

提高动力系统的可靠性不仅有助于保证船舶安全,而且可以增加船舶的经济效益。

二、船舶动力系统可靠性分析方法目前,船舶动力系统可靠性分析方法主要有可靠性指标、可靠性模型、故障模拟和蒙特卡洛方法等。

可靠性指标:用于测量动力系统的可靠性,可靠性指标常用的有“平均无故障时间”(MTBF)和“平均修复时间”(MTTR)。

MTBF指的是动力系统平均无故障的时间,MTTR指的是系统正常运行后,出现故障到系统重新进入正常工作状态的平均时间。

可靠性模型:可靠性模型是将动力系统的可靠性 现象转化为数学模型,以便用计算机模拟系统的可靠性。

可靠性模型分为静态可靠性模型和动态可靠性模型。

静态可靠性模型是假设系统无任何外部干扰,并在静态状态下对系统进行分析。

而动态可靠性模型包括了外界因素对系统可靠性的影响。

故障模拟:故障模拟是在现实运行条件下对动力系统进行故障分析,模拟故障过程并分析故障原因和经济损失。

船舶结构强度与可靠性评估

船舶结构强度与可靠性评估

船舶结构强度与可靠性评估船舶作为重要的海上交通工具,一直受到人们的关注。

船舶结构强度与可靠性评估是船舶设计、制造和使用中非常重要的问题,本文将围绕这一主题展开探讨。

一、船舶结构强度船舶结构强度通常是指船舶各个部位的结构是否符合相关的技术标准和规范,以及在各种外部力作用下是否能够保持稳定和完整。

船舶结构强度考虑的因素很多,例如船体强度、船舶载荷、艏楼强度、引擎机舱强度等等。

船体强度通常是指在风浪等环境下,船体受到的最大负荷是否大于船体的承载能力。

船舶载荷是指船舶在运输货物或乘客时承受的重量,船体和船舶设备必须足够强度来承受这些载荷。

艏楼强度主要是指船头部位与海浪的碰撞,因此需要考虑艏楼结构的强度和海况等因素。

引擎机舱强度也很重要,因为引擎机舱是船舶的心脏,需要极高的强度以保障其正常运转和船舶航行的安全性。

为了保证船舶结构强度,制定相关的技术标准和规范非常重要。

船级社、船舶制造商和相关监管部门也通过检测和认证等方式来保证船舶结构的强度。

二、船舶可靠性评估船舶结构强度只是保证船舶运行安全的一个方面,船舶的可靠性评估是判断船舶运行安全的综合考虑,需要综合考虑船舶的历史记录、维修记录、使用情况等因素。

船舶的可靠性是指在特定的正常运行条件下,保持船舶设备、系统和服务的可用性、可维护性和可持续性的概率。

船舶的可靠性评估要在运营的全寿命周期内进行,包括设计、制造、使用、检修和加固等方面。

在评估船舶的可靠性时,需要考虑船舶的环境、维修标准、技术规范和操作人员素质等因素。

在船舶领域,船级社是评估船舶可靠性的重要机构,在船舶设计、制造、维修和操作等方面提供良好的服务和指导。

三、总结船舶结构强度和可靠性评估都是船舶设计、制造和使用中非常重要的问题。

船舶结构强度保证船舶受外部力时的稳定性和完整性,在保证船体结构稳固的基础上,船舶可靠性评估则需要考虑维修、操作、环境等多方面因素,综合评估船舶的运行安全性。

只有综合考虑船舶结构强度和可靠性评估这两个方面,才能更好地保障船舶的安全和运转。

船舶结构可靠性设计与安全分析研究

船舶结构可靠性设计与安全分析研究

船舶结构可靠性设计与安全分析研究船舶是人类在海洋上生存、交通、贸易的重要工具之一,其结构的可靠性、安全性是至关重要的。

船舶结构的可靠性设计和安全分析是一个极为重要的领域,涉及到多个学科,包括材料科学、力学、结构工程等。

本文将从材料选用、安全设计、结构优化、风险评估等方面探讨船舶结构的可靠性设计和安全分析研究。

一、材料选用在船舶结构的设计中,材料的选择是至关重要的。

船体的结构必须能够承受海洋波浪和恶劣气象环境的影响,在设备故障、碰撞、火灾等不可预测的情况下仍能够保持稳定。

因此,在船舶结构设计中应该采用高强度、高韧性、耐腐蚀的材料。

一般来说,现代船舶结构主要采用淬火和回火(QT)工艺的高强度钢材、碳纤维增强复合材料、铝合金等材料。

二、安全设计船舶结构的安全设计是保证船舶结构安全的重要手段。

船舶设计应遵循国际标准规定,并考虑其使用环境和运输条件。

同时,性能指标、耐久性要求、可靠性需求等应统一参照建造规范进行检验。

在安全设计中,应制定合理的船舶结构布局和消防、逃生等一系列安全措施,以提高船舶在紧急事件发生时的抗风、抗浪、抗撞的能力。

三、结构优化船舶结构优化是指在满足性能、安全性、可靠性等方面的基础上,通过改变材料、布局、结构的方式,以降低结构的重量、提高强度和刚度等性能。

在船舶结构设计中,优化一般通过改变结构材料、形状、布置和拆分来实现。

特别地,对于大容积、重量的船舶,优化结构能够极大地降低其燃料消耗、降低运行成本。

四、风险评估船舶是处于极度复杂、多变的海上环境中的特殊运输工具,难以完全避免在设计或使用过程中出现失效或事故的风险。

因此,船舶结构的可靠性和安全性必须通过严格的风险评估来检验。

风险评估目的是评估船舶结构的可靠性、安全性,并制定相应的风险管理策略。

风险评估主要包括故障模式、失效模式分析、故障树分析、构筑物技术性安全风险评估、应急预案制定等。

五、总结船舶结构可靠性设计与安全分析是一个极为重要的领域,需要从材料选用、安全设计、结构优化、风险评估等多个方面进行综合性优化。

双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较

双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较

双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较双壳船是一种具有双层结构的船舶,通常由内壳和外壳两部分组成。

内壳通常用来贮存货物或油品,外壳则用来防止海水进入船舶内部,同时提供额外的结构支撑。

在设计双壳船时,耐撞性能是一个重要的考量因素,因为它直接影响到船舶的安全性和可靠性。

首先,内壳的耐撞性能。

内壳通常由钢板或铝合金等材料制成,具有较高的强度和耐压性能。

在遭受外部碰撞或冲击时,内壳能够有效地保护货物或油品不受损坏,减少货物的损失。

此外,内壳通常通过加固结构来提高其耐撞性能,如设置支撑梁和加厚部分区域。

因此,内壳具有较好的耐磨损性和耐撞性能。

其次,外壳的耐撞性能。

外壳通常位于船舶的外部,直接面对海水等外部环境的侵蚀和冲击。

外壳一般由钢板或玻璃钢等材料制成,具有较好的抗腐蚀性和耐磨损性。

在面对海浪、碰撞或意外事故时,外壳能够有效地防止海水进入船舶内部,保持船舶的浮力和稳定性。

此外,外壳通常通过增加材料厚度和设置防撞装置来提高其耐撞性能,如设置缓冲橡胶垫和安全撞击舷窗。

因此,外壳具有较好的防护性和耐磨性。

综合比较内壳和外壳的耐撞性能,可以得出以下结论:1.内壳具有较好的耐撞性能和耐磨损性,在遭受外部碰撞或冲击时能够有效地保护货物或油品不受损坏。

2.外壳具有较好的防护性和耐磨性,在面对海水的侵蚀和外部冲击时能够有效地保持船舶的完整性和稳定性。

3.内壳和外壳的耐撞性能可以相互补充,共同保证船舶的安全性和可靠性。

在实际应用中,设计师和船舶建造者需要综合考虑内壳和外壳的耐撞性能,根据船舶的类型、用途和航行环境等因素来选择合适的材料和结构设计。

通过科学的设计和严格的检测,可以保证双壳船具有较好的耐撞性能,提高船舶的安全性和可靠性。

船舶结构可靠性载荷概率组合分析

船舶结构可靠性载荷概率组合分析

船舶结构可靠性载荷概率组合分析,1 介绍船舶结构的可靠性载荷概率组合分析是一种在确定载荷状态下将结构物可靠性计算分析方法,它可以有效地综合考虑单载荷、多载荷和载荷概率,对载荷概率与结构裁剪梁内受力特性有更深入的研究。

船舶结构可靠性载荷概率组合分析可以有效地表征来自船用辅助体系的结合概率,同时可以准确地估算结构件上的可靠性并制定合理的设计方案。

2 原理载荷组合的可靠性研究是一种非常有效的计算技术,用于提高船舶结构设计的安全性和可靠性。

载荷组合可靠性分析可以提高船舶结构安全性,提供船舶数据,包括许多额外系统和服务器,以提升设计性能。

船舶结构的可靠性载荷概率组合分析,是在载荷状态下,将结构物可靠性计算分析方法,它可以有效地考虑多载荷单载荷和载荷的概率分布,通过考虑多变载荷的概率,对载荷概率与结构裁剪梁内受力特性有更深入的研究。

这种分析技术可以更准确地修正和校正设计,因此,它可以有效地完成船舶可靠性验证。

3 应用船舶结构可靠性载荷概率组合分析主要用于船舶设计。

它通过估算各种载荷组合下结构件受力情况,以及各负载组合的概率,使得可以准确地估算结构件上的可靠性,避免船舶结构件可能出现的强度失效或破坏。

例如,船舶结构可靠性载荷概率组合分析,可以用于准确地估算桥梁或悬臂梁的结构强度,为船舶结构和设计过程提供可行的参考。

此外,这种技术还可以用于普通船舶设计,以准确估算船舶结构件可靠度,提供可靠的设计参考。

4 结论船舶结构可靠性载荷概率组合分析是一种很有效的分析方法,可以在设计船舶的过程中,综合考虑安全性和可靠性。

它可以对单载荷、多载荷和载荷概率进行综合分析,可以更加准确地估算结构件上的可靠性,确保船舶结构的可靠性和总体安全,从而使船舶更安全。

船舶机械设备可靠性分析及维修研究

船舶机械设备可靠性分析及维修研究

船舶机械设备可靠性分析及维修研究摘要:船舶机械设备的可靠性对于船舶的运行安全和经济性具有重要影响。

本文通过对船舶机械设备的可靠性分析和维修研究,探讨了提高船舶机械设备可靠性的方法和技术。

引言:船舶机械设备的可靠性是船舶运行安全和经济性的基础。

因此,对船舶机械设备进行可靠性分析和维修研究具有非常重要的意义。

本文将从可靠性分析和维修两个方面进行研究。

可靠性分析:船舶机械设备的可靠性分析是通过对设备故障和失效的原因进行分析,评估设备运行的可靠性水平。

首先,需要收集和整理设备运行数据,包括故障次数、失效时间和设备运行参数等。

然后,采用可靠性工程方法,如故障树分析和可靠性均值分析等,对设备的可靠性进行定量评估。

最后,根据评估结果,找出设备的薄弱环节,并提出相应的改进和优化方案。

维修研究:在船舶机械设备维修研究中,需要考虑到船舶作业环境的特殊性。

首先,需要制定科学合理的维修计划,确定维修周期和方法。

其次,应建立健全的船舶维修管理系统,包括设备维修记录、维修人员培训和设备备件管理等。

此外,还需要采用先进的维修技术和方法,如无损检测和在线监测等,提高维修的效率和准确性。

结论:船舶机械设备的可靠性分析和维修研究是提高船舶运行安全和经济性的关键。

通过采用可靠性工程方法和先进的维修技术,可以有效地提高船舶机械设备的可靠性,减少设备故障和失效,降低船舶运营成本。

关键词:船舶机械设备;可靠性分析;维修研究;可靠性工程方法;维修技术Abstract: The reliability of ship machinery and equipmenthas significant impact on the safety and economy of ship operation. This study aims to explore methods and technologiesfor improving the reliability of ship machinery and equipment through reliability analysis and maintenance research.Introduction: The reliability of ship machinery and equipment is the foundation of ship operation safety and economy. Therefore, it is of great significance to carry out reliability analysis and maintenance research on ship machinery and equipment. This paper will study from the aspects of reliability analysis and maintenance.Maintenance research: In the maintenance research of ship machinery and equipment, the special characteristics of ship operating environment should be taken into account. Firstly, scientific and reasonable maintenance plans should be formulated to determine maintenance cycles and methods. Secondly, a sound ship maintenance management system should be established, including equipment maintenance records, maintenance personnel training, and equipment spare parts management. In addition, advanced maintenance technologies and methods such as non-destructive testing and online monitoring should be adopted to improve the efficiency and accuracy of maintenance.Conclusion: The reliability analysis and maintenanceresearch of ship machinery and equipment are crucial forimproving ship operation safety and economy. By usingreliability engineering methods and advanced maintenance technologies, the reliability of ship machinery and equipment can be effectively improved, equipment failures can be reduced and operational costs can be lowered.。

船舶结构与性能分析

船舶结构与性能分析

船舶结构与性能分析船舶是如今重要的交通运输工具,具有载货和运输人员的功能。

船舶的设计和构造需要考虑到诸多方面,如结构、性能、经济性、安全性、环境保护等因素。

船舶结构是船舶设计的关键环节,决定着船舶的安全性和可靠性。

通常,船舶结构分为上层结构和下层结构。

上层结构包括船体外壳、甲板、船舱、驾驶台、推进装置等组成部分,而下层结构则是船舶的骨架,包括龙骨、船板、框架、舾装等结构。

船舶结构的稳定性、强度和耐久性是船舶性能的重要组成部分。

船舶的根本性能指标是速度、航程和载重能力。

船舶具有几何阻力、摩擦阻力、波浪阻力和空气阻力等多种阻力,需要在设计中充分考虑,以使得船舶性能优化。

同时,需要考虑到操控性、稳定性和航行平稳性等因素。

在船舶设计中,材料的选择是非常重要的。

船舶常用的材料包括钢、铝、复合材料、木材等。

钢材是常用的船舶结构材料,具有良好的强度和韧性。

铝材则具有较小的密度和较高的强度,并具有抗腐蚀和良好的制造性能。

复合材料则是一类新型材料,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,并逐渐被应用于船舶结构中。

船舶的性能与环境密切相关。

为了降低船舶对环境的影响,需要在设计中考虑到环保因素。

通常采用的方法包括降低船舶的废气排放、优化能源利用和采用环保材料等,以减少船舶对环境的负面影响。

随着科技的不断进步,船舶的设计和构造已经实现了大幅度的改进。

船舶设计师可以使用计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)等技术对船舶进行模拟和优化。

同时,还可以采用先进的防污涂层、节能设备、系统集成等技术,以提高船舶的性能和经济性。

总之,船舶结构和性能是船舶设计中非常重要的一部分,如何实现船舶的优化和提高其性能,需要设计师综合考虑各种因素,制定出全面的设计方案。

未来,随着科技的不断发展,我们相信船舶的性能和经济性将继续得到提高。

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大连海洋大学
船舶结构可靠性分析Analysis of the reliability of the ship structure
船舶结构可靠性分析研究综述
研究领域:船舶与海洋工程(专硕)
姓名:邓英杰
学号: 2015085223012
船舶结构可靠性分析研究综述
摘要:结构可靠性理论是60年代后才发展起来的一门新兴学科,作为结构强度理论与计算结构力学的一个新分支,具有工程实践和船舶安全评价的重大意义。

本文就船舶结构可靠性分析近代的发展做了总结性的综述,从载荷、承载能力、可靠性分析方法三个角度出发,并对其今后的研究方向提出了建议。

关键词:船舶结构;可靠性;船舶安全评价;分析方法
1 前言
传统的船舶结构强度计算方法采用的是确定性方法,将船体载荷和材料力学特性等诸多因素都看做是确定性的单值量,这与实际不符,传统的确定性设计已不能满足现代船舶发展的需求,而采用概率统计的方法相比之下更为合理,进而诞生了船舶结构可靠性分析这一学科。

1969年,挪威学者Nordenstrom【1】发表船舶结构分析里程碑的一篇文章,率先将波浪载荷和船舶总纵强度的承载能力看做是随机分布的变量,进而分析船体的失效概率。

1972年,美国学者对船体总纵强度的概率模型进行了系统的专题研究,船舶结构可靠性分析理论得到了进一步的发展。

上个世纪80年代中期,船舶可靠性分析方法已经建立了起来。

目前,世界各大船级社都在制定以可靠性分析为基础的船舶结构设计规则。

2 载荷
对于船舶结构,静水载荷和波浪载荷是两种主要的载荷形式。

波浪载荷的理论计算是基于上个世纪50年代末的切片理论建立起来的。

80年代后期,人们对波浪载荷的研究增加了许多新的内容。

S.G.Stiansen【2】提出了波浪载荷的概率模型,研究了低频相应和高频效应的概率组合问题;美国学者 C.G.Soares 从当时的技术水平出发,提出了一个船舶波浪载荷效应的可靠性分析标准模式。

该方法的创新性在于,在线性切片理论计算船体波浪弯矩的基础之上,将高频载荷以经验性影响因子的形式与低频波浪弯矩组合。

在早期, 波浪载荷计算中应用的大多是线性理论。

随着研究的深入和实践经验的增加, 波浪载荷的非线性性质引起了人们的关注。

大量的实船测量和船模试验表明, 行驶在汹涛中的高速舰船, 由于船体的非直舷, 以及底部砰击、外张砰击和甲板上浪等因素的影响, 导致舰船的运动, 特别是波浪载荷呈明显的非线性。

这时, 在规则波中的运动不再具有简谐性质, 中垂波浪弯矩幅值明显大于中拱时的幅值。

加突出的是, 由于底部砰击和外张砰击, 使船体剖面内出现高频振动弯矩。

这种弹性振动是一种瞬态响应, 在高海况下, 两者迭加而成的中垂合成弯矩幅值将远大于线性理论的计算结果。

为了计算砰击振动弯矩,一种被称为“两步走”的方法被广泛使用,即先在刚体假设下计算船体运动和作用在其上的水动力,
而后再将船体视为弹性体,把水动力作为激励求解振动响应。

后来,又出现了考虑船在波浪中运动整体性的水弹性力学方法,并将该理论将规则波扩展到不规则波,由二维线性水弹性法扩展到二维非线性。

然而,由于二维理论只适应于细长的单体船,所以后来又出现了三维势流理论,由吴有生【3】于1984年提出。

以往大多数船舶可靠性分析文献都是把波浪载荷按照切片理论确定,却未考虑砰击载荷。

我国学者戴仰山【4】提出了一种新的载荷组合模型:将低频波浪弯矩和砰击振动弯矩在时域内对应叠加,利用合成弯矩幅值的统计值进行拟合,求得可靠性分析中总弯矩的概率分布。

静水载荷效应的研究比较少,传统设计一般将其视为确定量。

上个世纪90年代人们研究发现,由装载状态决定静水剪力、弯矩等在船舶营运中呈现随机变化的特性。

目前,静水载荷一般取为正态分布,用于其统计特征的方法大致分为3类:线性规划法、计算机模拟法、统计资料法。

3 结构承载力
承载能力与结构失效模式紧密相关。

早期船舶总纵强度的可靠性分析中,失效模式主要限于中垂时的甲板屈曲,中拱时的甲板板架屈服。

外国学者Mansor分析了极限载荷下船体的非弹性屈曲和过渡屈服失效模式;上海交大桑国光【5】等分别对船体梁的屈曲失效、甲板板架屈曲失效和甲板板格屈曲失效等模式进
行了研究。

日本学者采用理想结构单元法考虑初始变形、残余应力以及单元的非线性行为来确定船舶极限纵强度作为船体结构的承载能力, 用常规方法计算载荷效应, 进行了船体梁的总纵强度可靠性分析。

近年来对结构承载能力模型的研究进一步加强。

船舶结构失效模式包括了疲劳破坏、扭转破坏、局部强度破坏及自然损耗等。

结构承载力也是随机变量,影响它的基本随机变量包括:模型不确定性;机械材料性能、构件尺寸、结构尺寸等。

模型不确定性一般用一个模型不确定系数来表示,为真实强度(试验值或理论值)与建议公式所计算的值的商。

在可靠性分析中,可以将其看作一个附加的随机变量。

客观不确定性可用均值、标准差和分布形式来描述,针对它们对结构承载力的影响的常用的方法有Taylor展开法、蒙特卡洛法等。

近年来对海上结构物裕度衡准的研究在国内外备受关注。

结构裕度包括结构的储备强度和剩余强度。

结构的储备强度是设计载荷与结构可承受的极限载荷之间的裕量。

剩余强度是结构系统在某些构件受损或失效后能继续承受一定外载荷而不遭破坏的能力。

近年来倾向于将结构裕度定义为结构系统的剩余强度, 而储备强度在确定性分析中体现为结构的安全系数,在概率分析中则用结构系统的失效概率来表达。

4 可靠性分析方法
根据失效模式, 可靠性分析方法可分为部件可靠性和系统可靠性。

部件可靠性的计算方法大致可分为全概率方法、一阶二次矩法、二阶法、数值模拟法和第一水平法。

全概率方法是可靠性分析中最严密和最一般的方法, 它利用全部基本随机变量的完整联()n x x f ,,1⋅⋅⋅确定结构的失效概率:
()⎰⋅⋅⋅⋅⋅⋅=F
n n f dx dx x x f P ,,,11
其中F 是失效域。

一般来说()n x x f ,,1⋅⋅⋅的形式比较复杂,对于多维
问题甚至不能用积分方法求得,所以必须寻找一些近似的方法。

现存的近似计算方法有一阶二次矩法、二阶法和模拟法。

模拟法早期仅限于蒙特卡洛模拟法, 后来发展出一些可以减少模拟偏差的模拟法, 如层理法、重要性样本法、改进样本法和公共变量法等。

其中重要性样本法和一阶二次矩法的结合显示出较好的应用前景。

C.G.Bucher 【6】提出了一种快速有效的可靠性解法—响应面法,通过通过综合运用多项式拟合、重要性样本法, 并同有限元方法相结合, 可使之应用于大型复杂工程结构可靠性分析中。

可靠性分析中也需要对结构失效概率或安全指数规定一个最低必须达到的安全水准—目标可靠性指标。

目前,在土木工程中一般采用“类比法”或“校准法”来确定目标可靠性指标。

我国学者郭昌捷【7】则对舰船纵向弯曲强度目标可靠性指标进行了初步探讨。

为了研究船舶结构的剩余强度,也就是某一构件失效时不至于导致整个系统结构的失效,目前主要采用β法和分支边界法。

Β法虽然展开计算量小,但理论上不能保证所有主导失效模式;分支边界法虽然相对严格些,但计算量比较大。

另外,目前比较新的船舶结构可靠性分析法有随机有限元法和模糊优化法等。

5 对今后研究方向的建议
船舶结构可靠性分析已经发展了将近50个年头,然而,因为所使用的具体方法的不同,计算结果甚至会相差几个数量级,为此,在深入研究的同时,应向工程实际转化,提出一个统一合理的船舶结构可靠性分析指标。

另外,目前可靠性研究主要是针对完好无损的船体结构,然而,船体在使用过程中不可避免地受到多种损伤,如腐蚀、变形、开裂、材料老化等。

损伤是一个随机事件,因此“剩余强度”的概率研究是一个值得尝试的方向。

参考文献
[1] Nordenstrom N. Probability of Failture for Weibull Load and Normal Strength. Report No.69-28-5,Dert Norske Veritas,1969
[2] Stiansen S G,et al.Reliability Methods in Ship Structures.Trans. RINA, 1980,V ol.122
[3] Wu Yousheng. Hydroelasticity of Floating Bodies. Ph.D. Thesis, Brunel University, U.K., 1984
[4] 戴仰山等. 确定作用于船体上的总载荷极值. 哈尔滨船舶工程学院学报, 1988.9.2
[5] 桑国光等. 甲板板架屈曲的可靠性分析. 上海交通大学科技交流室, 1 9 8 7
[6] Bucher C G, Bourgund U.A Fast and Efficient Response Surface Approach for Structural Reliability Problems. Structural Safety ,1990(7)
[7] 郭昌捷等. 舰船纵向弯曲强度目标可靠指数初探.大连理工大学学报, 1992.1。

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