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基于直接计算的三体船结构疲劳强度影响因素分析

甄春博 王天霖 于鹏垚

甄春博, 王天霖, 于鹏垚. 基于直接计算的三体船结构疲劳强度影响因素分析[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(3): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.012
引用本文: 甄春博, 王天霖, 于鹏垚. 基于直接计算的三体船结构疲劳强度影响因素分析[J]. 中国舰船研究, 2017, 12(3): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.012
Chunbo ZHEN, Tianlin WANG, Pengyao YU. Influencing factor analysis for direct calculation of trimaran structure's fatigue strength[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(3): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.012
Citation: Chunbo ZHEN, Tianlin WANG, Pengyao YU. Influencing factor analysis for direct calculation of trimaran structure's fatigue strength[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2017, 12(3): 86-90. doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.012

基于直接计算的三体船结构疲劳强度影响因素分析

doi: 10.3969/j.issn.1673-3185.2017.03.012
基金项目: 

国家重点研发计划重点专项资金资助 2016YFC0301500

国家自然科学基金资助项目 51379025

国家自然科学基金资助项目 51609031

海洋工程国家重点实验室开放基金资助项目 1513

中央高校基本科研业务费专项资金资助 3132016346

中央高校基本科研业务费专项资金资助 3132017032

辽宁省博士启动基金资助项目 201601070

详细信息
    作者简介:

    甄春博, 男, 1982年生, 博士, 讲师。研究方向:船舶结构疲劳强度评估。E-mail:zhenchunbo@163.com

    通信作者:

    于鹏垚(通信作者), 男, 1988年生, 博士, 讲师。研究方向:船舶波浪载荷计算。E-mail:pengyao_yu@126.com

  • 中图分类号: U661.43

Influencing factor analysis for direct calculation of trimaran structure's fatigue strength

  • 摘要:   目的  针对三体船连接桥部位的疲劳强度问题,  方法  以某型三体船为例,采用三维线性势流理论计算规则波中的船体运动及外部水动压力分布,通过全船有限元分析得到不同浪向角规则波中各热点的应力传递函数,基于线性累积损伤理论,运用谱分析的直接计算法进行各热点的疲劳累积损伤计算,并探讨不同海域、浪向时间分配等影响因素对疲劳损伤的影响。  结果  结果表明,采用中、近海海况并考虑浪向时间分配时疲劳损伤较大。  结论  所得结论对三体船的研发设计具有参考意义。
  • 图  1  三体船典型节点细化模型

    Figure  1.  Fine mesh model of trimaran's typical positions

    图  2  迎浪下船体水动压力分布

    Figure  2.  Hydrodynamic pressure distribution of hull in head seas

    图  3  热点3的应力响应传递函数

    Figure  3.  Stress respond transfer function of hot-spot 3

    表  1  中国沿海海况出现概率

    Table  1.   China coastal sea and its probability of occurance

    有义波高
    Hs/m
    跨零周期Tz/s
    < 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 9.5 10.5
    0.5 1.3 6.4 7.6 3.6 0.9 0.2 - -
    1.5 0.2 4.1 11.8 10.8 4.7 1.2 0.2 -
    2.5 - 1.4 6.4 8.5 5.2 1.9 0.5 0.1
    3.5 - 0.4 2.6 4.5 3.4 1.5 0.4 0.1
    4.5 - 0.1 0.9 1.9 1.7 0.9 0.3 0.1
    5.5 - - 0.3 0.8 0.8 0.5 0.2 0.1
    6.5 - - 0.1 0.3 0.3 0.2 0.1 -
    7.5 - - - 0.1 0.2 0.1 0.1 -
    8.5 - - - 0.1 0.1 0.1 - -
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    表  2  不同海况下的疲劳累积损伤

    Table  2.   Fatigue cumulative damage under different wave scatter diagrams

    肋位 编号 西北太平洋 中国沿海
    疲劳累
    积损伤D
    寿命/年 疲劳累
    积损伤D
    寿命/年
    FR83 1 2.583 1 7.74 4.288 0 4.66
    2 4.174 3 4.79 6.953 5 2.88
    FR47 3 0.326 6 61.23 0.548 2 36.48
    4 0.326 7 61.21 0.549 3 36.41
    5 0.275 6 72.56 0.463 5 43.15
    6 0.065 5 305.34 0.107 8 185.47
    FR25 7 0.178 4 112.13 0.300 5 66.56
    FR45 8 0.008 4 >300 0.013 5 >300
    9 0.005 7 >300 0.009 0 >300
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    表  3  考虑浪向时间分配疲劳累积损伤

    Table  3.   Fatigue cumulative damage considering heading angles' time factors

    肋位 编号 西北太平洋 中国沿海
    疲劳累
    积损伤D
    寿命/年 疲劳累
    积损伤D
    寿命/年
    FR83 1 1.494 8 13.38 2.395 9 8.35
    2 2.155 7 9.28 3.479 0 5.75
    FR47 3 0.245 6 81.43 0.408 0 49.02
    4 0.223 2 89.60 0.371 3 53.86
    5 0.219 9 90.94 0.367 9 54.37
    6 0.049 8 401.61 0.079 5 251.50
    FR25 7 0.192 8 103.73 0.324 8 61.58
    FR45 8 0.007 7 >300 0.012 0 >300
    9 0.006 3 >300 0.009 6 >300
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  • [1] 卢晓平, 郦云, 董祖舜.高速三体船研究综述[J].海军工程大学学报, 2005, 17(2):43-48, 52. http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGZC200409001030.htm

    LU X P, LI Y, DONG Z S. A research summary on high speed trimaran[J]. Journal of Naval University of Engi-neering, 2005, 17(2):43-48, 52(in Chinese). http://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGZC200409001030.htm
    [2] 刁端信, 谢延明.三体船及其在反水雷舰船上的应用探索[J].船舶, 2007(6):14-16. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBZZ200706005.htm

    DIAO D X, XIE Y M. Trimaran and its application on mine-countermeasure ship[J]. Ship and Boat, 2007(6):14-16(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CBZZ200706005.htm
    [3] ARMSTRONG T. On the performance of a large high-speed trimaran[J]. Australian Journal of Mechan-ical Engineering, 2006, 3(2):121-131.
    [4] FANG M C, CHEN T Y. A parametric study of wave loads on trimaran ships traveling in waves[J]. Ocean Engineering, 2008, 35(8/9):749-762.
    [5] 张文鹏, 宗智, 倪少玲, 等.三体船耐波性的模型试验研究[J].水动力学研究与进展, 2007, 22(5):619-624. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDLJ200705013.htm

    ZHANG W P, ZONG Z, NI S L, et al. Model testing of seakeeping performance of trimaran[J]. Journal of Hy-drodynamics, 2007, 22(5):619-624(in Chinese). http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDLJ200705013.htm
    [6] Lloyd's Register. Rules for the classification of trima-rans[S]. Britain:Lloyd's Register, 2006.
    [7] Tony Armstrong. On the performance of a large high-speed trimaran[J]. Australian Journal of Mechan-ical Engineering, 2006, 3(2):123-132.
    [8] WANG Y G. Spectral fatigue analysis of a ship structur-al detail-a practical case study[J]. International Jour-nal of Fatigue, 2010, 32(2):310-317. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2009.06.020
    [9] LOTSBERG I. Assessment of fatigue capacity in the new bulk carrier and tanker rules[J]. Marine Struc-tures, 2006, 19(1):83-96. doi: 10.1016/j.marstruc.2006.03.001
    [10] BENASCIUTTI D, TOVO R. Spectral methods for life-time prediction under wide-band stationary random processes[J]. International Journal of Fatigue, 2005, 27(8):867-877. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2004.10.007
    [11] 彭营豪. 三体船结构疲劳强度研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2011: 42-43.
    [12] 戴仰山, 沈进威, 宋竞正.船舶波浪载荷[M].北京:国防工业出版社, 2007.

    DAI Y S, SHEN J W, SONG J Z. Ship wave loads[M]. Beijing:National Defense Industry Press, 2007(in Chinese).
    [13] 胡毓仁, 李典庆, 陈伯真.船舶与海洋工程结构疲劳可靠性分析[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社, 2010:110-114.
    [14] 中国船级社. 船体结构疲劳强度指南[S]. 北京: 人民交通出版社, 2007.

    China Classification Society. Guide for fatigue strength of ship structures[S]. Beijing:China Commu-nication Press, 2007(in Chinese).
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-12
  • 网络出版日期:  2017-05-12
  • 刊出日期:  2017-06-01

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