三向载荷联合作用下的大型集装箱船结构可靠性研究

发布时间：2021-12-09 06:27

　　大型集装箱船（LCS）具有较大的甲板开口,抗扭刚度非常低。在恶劣海况下航行时,大型集装箱船可能会遭遇斜浪的作用,此时船体将受到三向载荷的联合作用,水平波浪弯矩和扭转波浪弯矩可能会接近甚至超过垂向波浪弯矩,船体可能因发生组合变形而破坏。因此有必要研究大型集装箱船在三向载荷联合作用下的结构可靠性。在研究三向载荷联合作用下各维度极限强度的相互关系的基础上,提出了大型集装箱船的极限承载能力的可靠性评估方法,并对目标船在各浪向角下的结构可靠性进行评估。结果表明:目标船在0°浪向角下的失效概率最高;考虑水平波浪弯矩影响后目标船的结构可靠性有所降低;扭转波浪弯矩对目标船船中剖面的结构可靠性影响较小。 

【文章来源】：海洋工程. 2020,38(06)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

0°浪向各剖面垂向波浪弯矩RAO

10 000TEU集装箱船有限元模型

根据第1节中的耦合方程式(1)、(2)、(3)，先对垂向弯矩、扭转弯矩、水平弯矩两两组合进行双向载荷联合作用极限强度研究。以水平垂向载荷联合作用为例，设合弯矩方向与纯垂向弯矩方向间的夹角为θ。当θ为0°时，船舶仅受垂向弯矩作用，水平弯矩作用为0;随着θ逐渐增大，垂向弯矩作用逐渐减小，水平弯矩作用逐渐增大;当θ达到90°时，船体仅受水平弯矩作用，垂向弯矩作用为0[3]。为保证θ在0°至90°区间大致均匀分布，同时考虑载荷计算方便，选用的比例对有限元模型施加角位移载荷，利用非线性有限元法计算不同工况下目标船的极限强度[19]。然后结合耦合方程式拟合得到联合载荷作用下无量纲化耦合方程(8)、(9)、(10)(各参数含义与方程(1)、(2)、(3)相同)，耦合方程包络曲线如图3所示，相互作用系数如表5所示。由3组二维极限强度耦合方程可推导出三向载荷联合作用下的目标船极限强度耦合方程如式(11)。三向载荷联合作用下的极限强度如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]火灾中集装箱船剩余极限强度研究[J]. 付丹文,王德禹.  海洋工程. 2018(01)
[2]船体总纵极限强度可靠性分析的拉丁超立方抽样法(英文)[J]. 祁恩荣,崔维成.  船舶力学. 2002(03)
[3]船舶碰撞和搁浅后剩余强度可靠性评估[J]. 祁恩荣,崔维成,彭兴宁,徐向东.  船舶力学. 1999(05)
[4]基于改进 Monte Carlo 法的船体纵向弯曲强度可靠性分析[J]. 于雷,郑云龙.  大连理工大学学报. 1998(01)
[5]大型油船和集装箱船静水弯矩的统计特性研究[J]. 崔维成,周国华,陈瑞章.  中国造船. 1995(03)

博士论文
[1]基于船舶总纵极限强度的可靠性研究[D]. 江晓俐.武汉理工大学 2005

硕士论文
[1]集装箱船极限强度评估及研究[D]. 昝森.上海交通大学 2018
[2]新型SPAR平台的可靠性分析与安全性评估研究[D]. 石佳睿.上海交通大学 2015
[3]船体极限强度及其可靠性研究[D]. 段明昕.大连理工大学 2011
[4]陆军船艇总纵强度可靠性研究[D]. 王磊.天津大学 2003



本文编号：3530109