15. 船舶结构委员会及其成员机构赞助的补充说明 16. 摘要 本文提出了一种基于固有应变理论和有限元法的加筋曲板焊接变形预测方法(等效载荷法)。该方法可以预测加筋曲板焊接变形的各种模式,例如考虑按制造阶段进行的焊接顺序的角变形、面内收缩、纵向和横向弯曲变形。等效载荷是通过积分固有应变分量来确定的,固有应变分量是在使用最高温度和约束程度计算的热影响区附近计算的。用弹性分析计算了等效载荷作用下的曲线加筋板焊接变形,并与试验和热弹塑性有限元分析进行了比较。用所提方法计算的加筋曲板焊接变形与试验和密集有限元分析的结果有很好的一致性。事实证明,所提方法具有很高的效率和准确性。该方法可以预测实际船舶的弧形双底分段的焊接变形。该方法高效、准确,为预测结构形状复杂程度较高的实际船舶分段焊接变形提供了有力的解决方案。17. 关键词 铝结构,海洋结构,铝设计,铝加工
15.船舶结构委员会及其成员机构赞助的补充说明 16.摘要 本文提出了一种基于固有应变理论结合有限元法预测加筋曲板焊接变形的有效方法(等效载荷法)。该方法可以预测加筋曲板焊接变形的各种模式,例如角变形、面内收缩、纵向和横向弯曲变形,并考虑按制造阶段进行的焊接顺序。等效载荷是通过积分固有应变分量来确定的,固有应变分量是在使用最高温度和约束程度计算的热影响区附近计算的。通过弹性分析计算了等效载荷下的曲板加筋焊接变形,并与实验和热弹塑性有限元分析进行了比较。用所提方法计算的加筋曲板焊接变形与试验和有限元分析结果有较好的一致性。实践证明,所提方法具有较高的效率和准确性。用所提方法可以预测实船曲型双底分段的焊接变形。本方法高效、准确,为预测结构形状复杂度较高的实船船体分段焊接变形提供了有力的解决方案。17.关键词 铝结构 海洋结构 铝设计 铝加工
虽然焊接船舶故障自 20 世纪初就已出现,但直到第二次世界大战期间大量船舶故障时,人们才充分认识到这一问题。])*。在第二次世界大战期间建造的约 5,000 艘商船中,到 1946 年已有 1,000 多艘出现相当大的裂纹。1942 年至 1952 年间,有 200 多艘船舶出现严重断裂,至少有 9 艘 T-2 油轮和 7 艘自由轮因脆性断裂而断成两截。自由轮中的大部分断裂始于舷侧板顶部的方形舱口角或方形切口。设计上的改变包括对舱口角进行冲压和加固、在舷侧舷板上增加方形切口、在各个位置增加铆接止裂装置,这些都立即降低了故障发生率。T-2 油船的大多数裂缝都源于船底对接焊缝的缺陷。使用止裂装置和改进工艺降低了这些船舶的故障发生率。研究表明,除了设计缺陷外,钢材质量也是导致“老旧船体”脆性断裂的主要因素。因此,1947 年,美国船级社对钢材的化学成分进行了限制。
尽管焊接船舶故障自 20 世纪初就已发生,但直到第二次世界大战期间大量船舶故障,人们才充分认识到这一问题。在第二次世界大战期间建造的约 5,000 艘商船中,到 1946 年,超过 1,000 艘出现了相当大的裂纹。在 1942 年至 1952 年间,超过 200 艘船舶发生了严重断裂,至少有 9 艘 T-2 油轮和 7 艘自由轮因脆性断裂而完全断成两截。自由轮中的大部分断裂始于舷侧板顶部的方形舱口角或方形切口。设计变更包括舱口角的成形和加固、舷侧板的方形切口的修复以及在各个位置添加铆接裂纹抑制器,从而立即降低了发生率
船舶和其他结构中使用的钢材的断裂行为主要受以下因素控制:(1) 使用条件,即载荷速率和环境温度;(2) 钢材的机械性能;(3) 结构的设计和制造;以及 (4) 操作条件。使用条件影响机械性能,因为不同钢种的机械性能对载荷速率和温度的反应不同。设计和制造,包括构件的冗余和结构细节的局部几何形状(应力集中),决定了局部应力的大小和分布以及结构对外部施加载荷的响应。装载船舶的程序会影响操作条件。因此,在制定结构部件的断裂控制计划和评估极高加载速率对断裂控制的影响时,必须考虑所有这些因素。!!c,但是,由于改变加载速率的主要影响是改变钢材的机械性能,因此本文将重点讨论速率对钢材强度和断裂特性的影响。
本文研究了船用钢在极高载荷率下的抗断裂性能。这些载荷条件主要被视为非常短的载荷时间,从而导致在结构中可能存在的焊缝缺陷、几何应力集中或裂纹的尖端处具有高载荷率。尽管研究的重点是材料在这些极高载荷条件下的响应,但是不可能将原始设计(设计细节和/或标准)和制造方法的影响与这些考虑因素分开。特别是,船舶设计和船内的载荷分布将对应力的重新分布产生主导影响,因此,也会对裂纹开始不稳定扩展时的阻止能力产生主导影响。
一项行业调查显示,已安装了 200 多个 HRMS,目前至少有 11 家活跃的制造商。过去的安装都是自愿的,由船东或有特定需求和顾虑的研究人员进行。目前正通过法规(IMO、加拿大海岸警卫队)和船级社行动,努力使 HRMS 安装制度化。IMO 正在为散货船制定 HRMS 规则,ABS、劳氏船级社和 DnV 均提供 HRMS 指南和分类符号。响应制造商调查的六家公司中,除一家外,其他所有公司都使用安装在甲板上的应变计测量基本船体梁响应。大多数制造商提供额外的传感器和功能,包括位置(GPS)、运动(加速度计、陀螺仪)、船体静水压力(外部和油箱内)、天气和运动预测,以及与其他船舶仪器(如速度、功率和货物装载)的连接。
本报告扩展了美国海军为开发使用寿命为 15-20 年的油箱防腐协议而开展的工作。本报告重点介绍如何控制新型双壳船设计中内壳和外壳之间区域的腐蚀。该区域被视为空隙或海水压载舱。1990 年的《石油污染法》引起了船东、船舶建造商、船舶运营商和船级社对分析和评估双壳船设计船体间空间的长期防腐要求的兴趣。根据从船级社、美国、欧洲和日本船舶、涂料制造商、海事杂志文章、报告和美国海军收集的信息,提供了推荐的船体间空间防腐协议。给出了关于使用阴极保护、气相抑制剂和金属喷涂层的结论。制定了指南来评估是否修复或更换船体间空间的涂层;检查船体间空间的涂层;对船体间区域钢表面涂层应用的质量保证要求;以及对双壳船熟练油漆工、油漆主管和油漆检查员的培训。