寬扁結(jié)構垂向波浪彎矩及其對疲勞強度影響研究.pdf

1、隨著海洋資源開發(fā)的加速推進，大型浮式結(jié)構物受到海洋國家的青睞；一些江河、沿海、島嶼之間航行的船舶，由于運能需求旺盛，存在大型化趨勢，但吃水卻受到限制。這些結(jié)構物均呈現(xiàn)寬扁化的特征，垂向剛度較普通船型低，某些船型的首尾線型變化相對劇烈，波浪載荷可能有其自身特點。在一些惡劣的海況下，受變化劇烈的波浪激勵作用，還有可能發(fā)生波激振動以及砰擊誘導的鞭擊振動等。這些因素共同作用下，寬扁結(jié)構承受的應力范圍及循環(huán)次數(shù)可能大幅增加，進而加劇結(jié)構疲勞損傷。

2、本文以一寬扁型船為例，研究了對結(jié)構疲勞影響較大的中剖面垂向波浪彎矩（Vertical Bending Moment，以下簡稱VBM）特點，以及部分海況下由VBM造成的疲勞損傷，并對航速，高頻振動等因素對寬扁型船的疲勞損傷影響進行了分析。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)論有，
　?。?）基于三維勢流理論計算了規(guī)則波浪作用下的不同航速對應的船中剖面VBM，獲得了VBM頻響函數(shù)；計算了多個隨機海況下的寬扁型船的VBM時間歷程。結(jié)果表明，寬扁型船航

3、速效應明顯，最大航速下的VBM可達零航速下的1.37倍；計及非線性因素后的VBM增幅約5％~10%。
　?。?）使用全船有限元模型計算結(jié)構干濕模態(tài)；基于三維水彈性理論，計算得到考慮結(jié)構彈性變形時的VBM頻響函數(shù)，并將計算結(jié)果與三維勢流理論計算結(jié)果以及波浪載荷分段模型試驗結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明，寬扁型船易于發(fā)生非線性波激振動和11，兩種理論預報結(jié)果與試驗差異明顯。
　?。?）選擇船中剖面典型節(jié)點1處，使用有限元法計算得到