基于强度监测系统的船体结构疲劳评估方法研究

发布时间：2020-04-17 09:39

【摘要】：船舶在整个营运期内遭受随机波浪载荷作用,船体结构在随机交变载荷作用下易引起结构强度、疲劳等问题。本文对船体强度监测系统的拓展应用进行了研究,通过数值计算分析了基于船体强度监测系统数据的结构疲劳评估方法的可行性。以某集装箱船作为研究对象,基于船体结构强度监测系统对该集装箱船的疲劳损伤计算。具体研究内容如下:(1)基于一种长基线应变仪的船体强度监测系统,对该系统的组成,包括功能框架、硬件以及软件进行总结,针对总体载荷监测,分析了涉及到的系统内部弯-扭矩分解算法和基于该系统的几种监测方案。(2)为了获取外力矩作用下节点的应力传递函数,利用ANSYS软件建立了集装箱整船和舱段模型,并用AQWA软件计算了船体的波浪载荷,根据薄壁结构力学研究了舱段端面扭心的计算方法。(3)针对单一长基线应变仪监测剖面的情况,ANSYS结合AQWA进行规则波频域计算,基于总纵弯矩频域结果计算监测剖面评估点的应力响应传递函数和疲劳损伤,并对计算结果进行了分析讨论。(4)针对联合双剖面监测分解船体弯、扭矩情况,ANSYS结合AQWA进行规则波频域计算,基于弯、扭矩频域结果计算监测剖面评估点的应力响应传递函数和疲劳损伤,并对计算结果进行了分析讨论。
【图文】：

监测系统,船体

个多世纪的发展，船体结构监测系统目前可分为商用、军用、科研三方面。外在这方面起步早，韩日及欧美国家很早就开展了对船体结构监测系统的研究应用到了实船上。世界各大船级社，如英国的 LR 船级社、挪威的 DNV 船级社 ABS 船级社等也都很早制定了有关船体结构监测系统的标准。世纪七十年代，Lindemann 对船体结构监测技术开展了初步研究，考虑了天气统的影响，基于全尺度试验，针对垂向加速度和纵向弯矩，建立了波浪载荷临而发展了探测波浪特性和呈现波浪载荷图像的辅助模块[11-12]。1994 年，为准确估船体全寿命周期内的结构状况，欧洲开展了一份先进系统研制的两年计划，技术等多家公司以及法国的 BV 船级社联合开发一种可用于监测船体结构腐蚀展以及疲劳损伤的船体综合预测系统[13]；1997 年 Hjelme 等用两种光纤光栅应系统，分别在一艘缩尺双体船模型上测量了砰击力和弯矩[14]；同年 8 月国际船员会（ISSC）的报告中介绍了一种船体响应监测系统（HRMS），该系统可用舶运动响应和结构应力响应[15]，给海员提供决策支持，以降低危险的应力水平1.1 所示。

光纤技术,轻结构,球罐,结构安全

4图 1.3 球罐型 LNG 船构公司自 2001 年起一直致力于光纤技术以及结构安全技术的开船舶与海洋装备，该公司研发的船体应力系统有助于增加船舶经广泛地运用于各大主流船型上和近海装备上[18-19]。2002 年 Karianne[20]等人在两艘舰船的船壳上布置光纤光栅传感器，监过有限元建立船体模型，分析受力状态，以进行对比分析。同于光纤光栅传感器开发了一种适用于大尺度的船舶健康监测系有高解调速度，，可以从上百个光纤光栅传感器中分解出信号并
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U661.43

【参考文献】