所謂三體船，是由3個船體組成，一個主體，兩個片體，兩側(cè)片體可以看成是附體，排水量只占總排水量的10%以下，每個片體的長度小于船舶總長的1/3。3個瘦長的船體共享一個主甲板及上層結(jié)構(gòu)，與單體船相比，其甲板空間大，平穩(wěn)性好，不僅能提高在高海況下的耐波性能，而且快速性也好。

隨著船舶在波浪中航行，且裝載情況又常發(fā)生變化，使得船舶構(gòu)件長期處于交變應(yīng)力狀態(tài)下，這種變化載荷周期性的累積效應(yīng)就會造成疲勞破壞。由疲勞損傷為主要原因而造成的海損事故屢有發(fā)生，而三體船因特有的連接橋，該結(jié)構(gòu)處的應(yīng)力集中問題更為嚴(yán)重，疲勞強度問題非常突出。

為保證三體船在海上航行的安全性，了解三體船的疲勞特性，大連海事大學(xué)的甄春博老師針對該問題進行了研究。

基于直接計算的三體船結(jié)構(gòu)疲勞強度影響因素分析

甄春博 , 王天霖 , 于鵬垚

中國艦船研究, 2017, 12(3): 86-90.

論文背景

三體船因具有特有的連接橋結(jié)構(gòu)，其受力情況明顯不同于常規(guī)船型，連接橋結(jié)構(gòu)處的應(yīng)力集中問題比較嚴(yán)重，疲勞強度問題特別突出，而各國船級社規(guī)范中卻沒有關(guān)于三體船的疲勞分析方法和指導(dǎo)性規(guī)范。

因此，文章開展了三體船結(jié)構(gòu)疲勞強度方面的研究，用以為今后設(shè)計開發(fā)三體船、改進其結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計提供參考，并提高三體船的安全可靠性。

船體結(jié)構(gòu)的疲勞分析方法可以分為簡化算法和直接計算法2類，譜分析法作為直接計算法的一種，在所有船體結(jié)構(gòu)疲勞分析方法中被認為是最精確的，并且已經(jīng)在工程中得到廣泛應(yīng)用。

該方法因是建立于真實的海況和裝載基礎(chǔ)上，涉及復(fù)雜的水動力和有限元分析，并且還需要考慮不同的裝載、波頻和航向組合后的上百種工況，計算量非常巨大且周期長。但對于高速三體船這一類新船型，應(yīng)用譜分析方法來盡可能地準(zhǔn)確評估關(guān)鍵節(jié)點的疲勞壽命還是十分有必要的。

論文主要內(nèi)容

文章以某型某排水量為600 t的高速三體船為例，結(jié)合船體在不同浪向和頻率下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)，經(jīng)過對比和篩選，確定了4個疲勞校核的熱點部位。

首先，采用三維線性勢流理論方法計算船體運動及外部水動壓力的分布；然后，將外部水動壓力和與船體運動有關(guān)的各種慣性力施加到船體結(jié)構(gòu)有限元模型上，得到應(yīng)力響應(yīng)，并進行疲勞損傷計算；最后，采用譜分析方法，探討不同海域和浪向時間分配等因素對疲勞損傷直接計算的影響。結(jié)果顯示：

1）三體船疲勞損傷較大的部位主要集中在FR83連接橋在主體部位的間斷處，以及連接橋與主體的連接部位，因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)特別予以注意，需進一步加強與優(yōu)化。

2）采用中國沿海海況海浪散布圖進行計算時，疲勞累積損傷較大，而按常規(guī)等浪向時間分配計算時，疲勞累積損傷度偏小。

三體船典型節(jié)點細化模型

作者簡介

甄春博，男，1982年生，博士，大連海事大學(xué)講師。主要從事船舶結(jié)構(gòu)疲勞強度評估方面的研究。

[1]甄春博，王天霖，于鵬垚. 基于直接計算的三體船結(jié)構(gòu)疲勞強度影響因素分析[J]. 中國艦船研究，2017，12(3)：86-90.

[2]鄧琦，毛筱菲，吳銘浩. 主體瘦長度對三體船耐波性和波浪載荷的影響[J]. 中國艦船研究，2016，11(6)：8-14.

[3]黃曉瓊,陳立,楊雄輝,周心桃 . 三體船連接橋結(jié)構(gòu)波浪載荷研究 [J]. 中國艦船研究, 2009, 4(4): 42-46.

[4]黃曉瓊,陳立,楊雄輝,周心桃 . 三體船波浪誘導(dǎo)載荷計算研究 [J]. 中國艦船研究, 2008, 3(5): 16-20.

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