FPSO Global Strength and Hull Optimization

Global strength is a significant item for floating production storage and offloading(FPSO) design, and steel weight plays an important role in the building costs of FPSO. It is the main task to consider and combine these two aspects by optimizing hull dimensions. There are many optional methods for the global strength analysis. A common method is to use the ABS FPSO Eagle software to analyze the global strength including the rule check and direct strength analysis. And the same method can be adopted for the FPSO hull optimization by changing the depth. After calculation and optimization, the results are compared and analyzed. The results can be used as a reference for the future design or quotation purpose.

Incidence of Pitting Corrosion Wastage on the Hull Girder Ultimate Strength

The paper focuses on the assessment of the hull girder ultimate strength,combined with random pitting corrosion wastage,by the incremental-iterative method.After a brief review about the state of art,the local ultimate strength of pitted platings under uniaxial compression is preliminarily outlined and subsequently a closed-form design formula is endorsed in the Rule incremental-iterative method,to account for pitting corrosion wastage in the hull girder ultimate strength check.The ISSC bulk carrier is assumed as reference ship in a benchmark study,devoted to test the effectiveness of the incremental-iterative method,by a comparative analysis with a set of FE simulations,performed by Ansys Mechanical APDL.Four reference cases,with different locations of pitting corrosion wastage,are investigated focusing on nine combinations of pitting and corrosion intensity degrees.Finally,a comparative analysis between the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,and the relevant values,complying with the Rule net scantling approach,is performed.Based on current results,the modified incremental-iterative method allows efficiently assessing the hull girder ultimate strength,combined with pitting corrosion wastage,so revealing useful both in the design process of new vessels and in the structural health monitoring of aged ships.

基于准静态法的船体梁极限强度试验设计方法

为了应对采用传统试验法求解船体梁极限强度问题时存在的成本较高的情况,有必要在开展试验之前进行预设计。针对船体梁极限强度试验预设计问题,采用四点弯曲理论对船体梁极限强度开展试验设计,给出具体的试验工装设计方案和加载方案,并采用准静态法分析该方案在中拱状态下的极限强度。将采用该方法所得计算结果与理想状态下的数值计算结果相对比对比,结果发现误差仅为0.08%,表明该试验设计方案可靠、可行。研究结果可为船体梁极限强度试验的开展提供参考。

一种自升式风电安装船的主船体结构总强度设计

本文借助三维有限元直接计算设计技术,结合依托自升自航式一体化海上风电安装平台自身特有的结构布置、任务使命,从船体梁剖面特性、船体梁剖面载荷出发,详细阐述四桩腿式风电安装平台的开孔群式主船体结构总强度设计流程和方法,为海上风电安装平台的大型化、平台主体结构的规范化和轻量化设计研发提供基础。

船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。

基于疲劳强度的双层底船体典型节点优化设计

结构疲劳破坏是造成船舶与海洋结构物的主要破坏模式之一,对于双层底船体某些结构形式,其疲劳强度问题尤为突出。选取某大型散货船为研究对象,依据整船有限计算结果以及大量文献调查,确定疲劳损伤部位,对船体双层底过渡区典型节点及优化后节点分别设计和开展缩比模型试验,综合试验与有限元计算结果验证了疲劳试验以及优化方式的可靠性,并采用D曲线与CCS《船体结构疲劳强度指南》对节点模型进行疲劳强度评估,结合疲劳试验结果进一步说明,该优化方案对双层底船体类似节点的结构设计具有一定借鉴意义。

基于ERS强度分析的巴拿马型散货船事故抢险策略

为使搁浅船舶能够脱困和修理,需拟定整体起浮脱浅方案和后续的拖带方案。在通过前期水下探摸确定船体破损的情况下,利用船舶应急响应ERS的船体强度和稳性计算结果,对个别舱室不同封堵,排水和减载方案进行对比,为抢险和拖带方案提供最优化建议。最终船舶按照拟定的方案实施抢险,成功起浮,并安全拖带至船厂修理。通过实际现场工程案例,证明船舶应急响应ERS的船体强度和稳性计算能为海损事故船舶的抢险工作提供可靠的指导意见。

长甲板室弹性连接结构设计

针对长甲板室弹性连接结构设计问题进行分析,研究长甲板室弹性连接结构的使用场景和设计方案。采用舱段有限元数值仿真方法开展弹性连接方案下的甲板室总纵强度参与度计算,分析弹性连接节点的设置数量、设置范围和局部节点设计等参数对甲板室节点区域局部结构设计和总纵强度有效度的影响,提出甲板室弹性连接节点空间布置和局部结构优化方案,为需采用轻型甲板室设计的船舶提供参考。

超大型集装箱船体结构极限强度研究方法

为增强超大型集装箱船船体结构的稳定性,对迭代增量法、理想结构单元法和非线性有限元法等应用较为广泛的船体结构极限强度研究方法的基本思路和优缺点进行归纳和总结。在此基础上,提出未来超大型集装箱船船体结构极限强度研究方法的改进建议。研究结果可为超大型集装箱船体结构的稳定性研究提供一定参考。

某滚装船船体变形案例分析及建造经验

针对某滚装船建造时出现严重中垂变形的现象,从船体强度、船体刚度、焊接变形、建造工艺及焊接工艺等方面。分析其产生的原因,并研究整改方案,通过整改成功地将船舶中垂变形值恢复到正常安全范围内。该案例可为类似船舶的类似问题提供技术借鉴,也为薄板船的建造积累了经验。

连续开口耐压壳结构极限强度分析

以一观光潜艇圆柱壳为原型设计试验模型,在压力容器内进行模型的静水压试验,记录试验压力和相应测点的应变。试验得到的应力、变形,以及极限承载力与ABAQUS有限元分析的结果吻合良好。进而使用有限元方法计算原型潜艇耐压壳的极限强度,并与CCS规范和ABS规范的计算结果进行对比,结果表明,现有规范更适用于舷侧无连续大开口的常规潜艇;对于水下观光潜艇,使用试验和有限元相结合的方法来评估其极限强度正确可行。

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩,分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果,并分析胶层失效规律。结果表明,CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。

结构强度钢质模型在主船体建筑的实验与研究

主船体建筑受到力的作用时,部分位置的结构容易出现应力集中情况,影响主船体的结构安全,针对该问题构建分析主船体建筑结构强度的钢质模型。建立包含平衡微分方程、物理方程、边界条件的弹性力学方程,分析主船体建筑结构受到载荷作用时的应力变化。分析主船体建筑结构强度钢质模型的几何相似关系,采用不同缩尺比缩放处理钢质模型与主船体建筑结构。选取大尺度钢质模型,利用Ansys有限元分析软件,构建主船体建筑结构强度钢模的有限元模型,明确主船体建筑结构强度变化。实验结果表明,所构建的主船体建筑结构强度钢模,可有效分析不同大小载荷作用时的结构强度变化,结构强度分析结果与实际强度相差较小。

极端循环载荷下船体裂纹箱型梁的极限强度

旨在了解箱型梁在极端循环载荷下的极限强度特性。利用非线性有限元方法来研究裂纹箱型梁的极限弯矩,分析了5种裂纹模型,探讨了裂纹类型、裂纹位置和裂纹长度的影响。考虑了两种载荷形式应用生死单元法对双向循环弯曲下裂纹扩展进行了模拟;并将由循环载荷引起的累积塑性损伤和疲劳裂纹损伤均考虑在内。无论单向循环还是双向循环,单裂纹模型的极限弯矩均小于双裂纹模型的极限弯矩;单边裂纹是最危险的裂纹类型。进一步分析了极端循环载荷下裂纹箱型梁的极限强度折减机理,得出了极限强度折减归因于这两种损伤的耦合作用的结论,并通过其他箱型梁验证了其适用性。

稻壳灰玄武岩纤维混凝土抗压强度分析

为了研究稻壳灰及玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响,使用稻壳灰分别代替10%、20%质量的水泥,再加入体积分数分别为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%的玄武岩纤维。研究表明:当稻壳灰质量掺量为10%时,混凝土抗压强度提高,但当稻壳灰质量掺量为20%时,混凝土强度降低;在稻壳灰混凝土中掺入玄武岩纤维体积分数为0.05%时,稻壳灰混凝土的抗压强度提高,当掺入体积分数≥0.10%时,稻壳灰混凝土抗压强度会降低10%。研究成果为提高混凝土的抗压强度提供了参考。

船体梁拱垂变形对船舶的影响

针对航行船舶在不同装载工况下,船体梁会产生中拱、中垂变形的问题,以某船为例,通过经验公式计算和基于船舶静力学推导出的修正法对排水量进行修正对比,以坦谷波法对船舶总纵强度进行修正,结果表明,船体梁拱垂变形会导致船舶难以达到最大设计的排水量,“削低”了船体梁在静水、波浪中的弯矩的峰值。

某型船全钢梁支撑船体的重力下水工艺分析

某型船线型尖瘦,为保证其下水的安全性,针对其下水状态和结构特点,确定采用全钢梁支撑船体的重力纵向下水工艺。确定下水支反力,采用有限元方法对最大支反力作用下的船体局部强度进行校核,并明确钢梁、钢梁固定工装、滑板和钢珠等的下水布置。该工艺经实船验证其可行性和安全性,可为相似船型下水方法和工艺编制提供参考经验。

深水半潜式生产平台立柱储油结构设计及应用

目前,行业内仍缺少将凝析油储存到半潜式平台船体中的经验和实践案例。本文给出了立柱中储存凝析油时深水半潜式平台船体结构的设计方案。第一,立柱凝析油舱周围需要采用双层舱壁(隔离舱),隔离舱舱壁之间采用板相连;第二,凝析油舱设计压头优化降低了20m,比同高度的压载舱仍增大了10m;第三,凝析油舱内设置了上下各空出2m的非水密连续舱壁,经过总体结构强度和疲劳分析,该舱壁方案可行;第四,在立柱底部、压载舱、凝析油舱底部多考虑2mm腐蚀裕量。本研究可为今后类似设计提供参考。

深海球形耐压壳力学特性研究

研究了深海球形耐压壳计算方法。分别建立了球形耐压壳薄壳和厚壳的力学模型、浮力系数求解公式以及壳单元和体单元的数值模型。分析1-6km球形耐压壳强度、稳定性、储备浮力特性,并研究网格划分形式、单元类型、密度对数值计算结果的影响。研究结果表明,采用厚壳理论、体单元数值分析进行深海球形耐压壳设计与评估更为合理。在设计时,建议先根据内表面应力公式确定耐压壳厚度,再运用厚壳屈曲理论或数值分析校核其稳定性。

船舶强度直接计算中的有限元分析模块和在整部分析中的应用

为了实施船舶结构直接计算中的强度分析，需要使用有限元方法来求解。为此我们在以前研究成果的基础上，对有限元分析模块CSSRCSAP进行了转换，发展了在微机WINDOWS95平台使用的CSSRCSAP95版本。本模块可进行有限元计算分析。它包括有限元计算分析模块、应力统计模块、图形显示模块（未消隐）、图形消隐显示模块、应力显示模块等。它为船舶直接计算提供了有限元分析手段。本文讨论了整船分析时的惯性平衡处理方法及其在整船分析中的应用。