薄膜型LNG船是世界上技术难度最高的船舶之一,它装载的液化天然气要保存在很低的温度环境中。由于LNG船的用途及其特殊的结构形式,在其营运过程中对其进行检查将十分困难。因此对设计和建造过程中的结构可靠性要求极高,即其允许发生的结构缺陷要远远小于常规船舶。它的结构疲劳问题也对船体结构提出了更高的要求。薄膜型LNG船的使用寿命长达40年,与常规船型20到25年的使用年限相比,它的疲劳强度显得尤为重要,所以对LNG船的疲劳强度进行分析很有必要。目前各国船级社提出的疲劳强度评估方法主要可分为简化算法和直接计算法。在简化算法中,疲劳载荷和应力计算是用简化公式;或者载荷用简化公式计算,应力是用有限元直接计算;在直接算法中,载荷是用波浪载荷程序直接计算,应力用有限元直接计算,然后采用谱分析的方法或设计波的方法进行疲劳累积损伤的计算。本文采用简化算法对一艘138000m3LNG船的纵骨节点和底边舱折角点进行疲劳损伤计算,波浪弯矩、波浪动压力、液舱动压力采用经验公式计算得到,应力范围采用有限元模型的计算方法得到,其中应力范围长期分布假定为Weibull分布,根据节点形式选取一定的S-N曲线,计及各种应力成份组合分别进行基于名义应力法和热点应力法的疲劳校核,并对结果进行了分析。从本文的分析结果可以看出,LNG船的上甲板和船底板上的纵骨节点处的疲劳损伤度相当,都比舷侧纵骨节点的疲劳损伤度大。薄膜型LNG船的舷侧具有较好的抗疲劳性能。计算结果表明,LNG船的完整双壳结构对降低疲劳损伤度,提高疲劳寿命有益。本文的计算结果可以为以后的LNG船的疲劳强度分析和校核提供参考。在设计时,可参考疲劳强度校核结果改进结构节点的设计,以保证船体结构中受交变载荷作用的构件有足够的疲劳寿命。
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