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原文传递超大型集装箱船疲劳强度评估研究

论文题名：	超大型集装箱船疲劳强度评估研究
关键词：	集装箱船;疲劳强度;疲劳损伤;形状参数
摘要：	近年来，集装箱船以其装卸效率高，周转速度快，营运成本低的特点，已成为航运运输的主流船型之一。集装箱船船体结构与其他船型不同，其货舱区域大开口特性使得其抗弯、抗扭等能力被严重削弱，因而有必要对其进行疲劳强度评估。尤其是近年来，集装箱船朝着大型化、高速化发展，为降低生产制造成本，提高经济效益，大量高强度钢被广泛使用，从而导致船体结构局部应力增大，疲劳问题也变得越来越重要，成为不可忽略的因素。　　本文针对超大型集装箱船疲劳强度评估问题，以9200TEU超大型集装箱船为实船算例，探讨适合其结构特点的疲劳评估方法。本文分别探讨了简化算法以及直接计算法的谱分析法和设计波法的理论基础，并分别采用这三种方法来对超大型集装箱船的典型疲劳热点进行疲劳强度评估，并对疲劳强度评估过程中PCL语言自动加载、热点应力的提取等问题进行了分析研究。此外，由于疲劳累积损伤理论中相关参数对疲劳评估结果影响比较大，本文还将就这些相关参数进行了研究。　　通过BV和CCS疲劳规范对超大型集装箱船进行疲劳强度评估，发现:从整体来看，这两种规范计算的结果的危险构件分布趋势一致。BV和CCS规范计算得到的疲劳损伤度在舷侧上部的疲劳损伤度都比较小，而在船体舭部和底部区域的疲劳损伤度较大，因为船体舭部结构曲率变化比较大，应力较为集中，同时受到的外部动载荷也相对比较大;从同一处纵骨骨材节点疲劳评估结果来看，BV和CCS规范评估结果差别较大，除内壳纵骨节点以外，CCS规范评估结果比BV规范评估结果更为严格。　　通过采用谱分析法和设计波法这两种直接计算法对超大型集装箱船进行疲劳强度评估，发现:集装箱船的舱口角隅和钥匙孔结构是集装箱船疲劳损伤较为严重的区域，在进行疲劳强度校核时需要重点关注。船舯附近疲劳热点疲劳损伤度整体上要比船艏以及船艉区域疲劳热点大，这是由于船舯附近比船艏以及船艉区域受到的交变应力要更大。疲劳评估谱分析法和设计波法都能较为统一的反映出船体结构疲劳损伤较为严重的区域和结构，但这两种方法的疲劳损伤结果误差却比较大。可以看出疲劳评估设计波法在准确度上没有谱分析法准确，但其评估结果却较谱分析法严格。因而，在进行疲劳评估时，谱分析法物理意义清晰，过程清楚，疲劳评估结果也较为准确，比较推荐采用谱分析法进行疲劳评估，而设计波法虽然准确度上不如谱分析法，但计算结果较为保守，工作量也较谱分析法少，因而可以作为谱分析法的补充。　　通过对疲劳累积损伤度相关参数的研究，发现:疲劳损伤理论中超越概率水平、weibull形状参数等参数对最终的疲劳损伤结果会产生较大的影响。疲劳损伤度随形状参数的增大而增大，因而形状参数越大，疲劳评估结果也就越保守。10-2超越概率水平是各概率水平中随形状参数值变化而影响最小的。
作者：	王建辉
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	胡安康
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文