疲劳损伤是船舶与海洋结构失效的主要原因。LNG船作为一种高技术、高难度、高附加值的新型船舶,设计寿命周期长,更易产生疲劳问题。船舶的疲劳现象中存在的大量不确定性因素,需要使用可靠性分析理论来计入这些不确定性的影响。在分析方法上,谱分析法较简化分析法精确很多。基于以上原因,本文进行了以下的工作:1)探讨船舶与海洋工程结构疲劳可靠性研究理论与分析方法。基于Miner线性疲劳累积损伤理论和S-N曲线,提出了以极限疲劳破损值为失效状态的疲劳可靠性极限状态方程。用三维势流理论和全船有限元分析法确定疲劳热点应力并基于谱分析法建立热点应力范围短期分布;利用长期预报分析结果提出一种基于等疲劳损伤的最小二乘拟合方法,确定疲劳载荷长期分布Weibull模型参数。在此基础上给出疲劳载荷谱分析的解析解法。2)研究和探讨了LNG船典型疲劳热点疲劳可靠性分析和安全性评价问题。采用JC法计算了各典型热点的疲劳可靠性指标,并在此基础上,研究极限疲劳损伤值、S-N曲线和疲劳载荷等变量对可靠性指标的敏感性。结果表明谱分析方法适合于该LNG船典型结构节点的疲劳可靠性分析。该LNG船选取的绝大多数热点疲劳强度均满足要求;通过对敏感性分析的计算结果表明,疲劳载荷评估的不确定性对热点疲劳可靠性指标的影响是不可忽略的。本文提出的等疲劳损伤最小二乘法能很好地拟合谱分析得到的热点应力范围长期分布,且得到的结果与以往国内外学者的建议基本吻合;本文采用的疲劳可靠性分析方法适合薄膜型LNG船的初步疲劳强度评估与设计。
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