以5 艘散货船为研究对象。计算工况取为轻压载,重压载,均匀装载及隔舱装载,建立各船的全船有限元模型。疲劳计算点取船舯内底与底边舱斜板的折角处。基于全球海况资料,浪向角取0° ~360°,间隔30°,波浪频率范围为0. 1 ~1. 8 Hz,间隔0. 1 Hz。计算得到各浪向角、频率下的应力响应后,需要对计算点处的应力进行拉格朗日插值来获取热点应力。S -N 曲线取为E 曲线。用谱分析法计算每艘散货船该节点在4 种装载工况下的疲劳损伤,并 导出疲劳参考应力范围(即用于回归分析的目标值)。
本研究的疲劳计算点为内底板与底边舱斜板的折角处。该节点垂向位置距离中和轴较远,所以垂向弯矩引起的应力会比较大,同时其横向位置靠近舷侧,因此水平弯矩的影响也比较突出。内底板作为水平构件又承受水平剪力的作用。由于其处于折角处,扭矩的作用同样不可忽略。另外,利用通过计算发现,以首部垂向加速度为控制载荷参数的设计波计算出的该节点的应力响应较大,说明其对疲劳的贡献应予以考虑。
需要指出的是,由于斜浪时船体结构在设计波作用下的应力响应具有不对称性,即船舶结构左舷与右舷同一节点处的应力是不同的,因此需要统一设计波应力响应对应的舷侧。得到组合系数之后,就得到了适于散货船船舯内底与底边舱斜板折角处疲劳评估的设计波法组合。从而将给定装载状态下的计算点的疲劳分析简化为基于5 种控制载荷参数的设计波系统下的结构应力分析及应力范围的组合。综上所述,本方法的计算流程可作如下归纳: 选定载况,基于某一控制载荷,按照设计波的基本原理确定设计波系统的各参数,计算得到该设计波系统作用下的船体载荷及运动响应。将相应的设计波作用下的船体载荷施加到结构有限元上,计算该控制载荷所确定的设计波下的结构疲劳计算点的应力范围。