[發明專利]一種船體優化結構疲勞累積總損傷度的快速計算方法

有效

• 申請號: 202110535946.8
• 申請日: 2021-05-17
• 公開（公告）號: CN113221421B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉玉超;任慧龍;劉玉杰;馮國慶;孫士麗
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/04;G06F119/14
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本發明屬于船體結構的疲勞強度評估和優化設計技術領域，具體涉及一種船體優化結構疲勞累積總損傷度的快速計算方法。本發明針對每一種計算浪向，對計算頻率進行了篩選，得到船體結構在該計算浪向的主要研究頻率；根據確定的主要研究頻率，完成船體結構優化方案的結構分析工作，獲得該船體結構優化方案與這些主要研究頻率對應的結構應力響應，進而實現疲勞累積總損傷度的簡化計算。本發明在保證計算結果準確性的情況下，簡化了船體結構優化的計算過程，在相當大的程度上減少了計算時間和人員的計算工作量，提高了計算效率。

技術領域

本發明屬于船體結構的疲勞強度評估和優化設計技術領域，具體涉及一種船體優化結構疲勞累積總損傷度的快速計算方法。

背景技術

船體結構的應力響應函數曲線是基于譜分析方法開展船體結構疲勞強度評估中一項十分重要的內容；在獲得了船體結構的應力響應函數曲線后，即可實現對船體結構疲勞強度的評估研究。在譜分析方法中，需要根據船舶的船型特點和結構特征選取其在載荷計算中的計算浪向和計算頻率，然后，采用載荷計算軟件獲得用于船體結構疲勞強度評估的計算載荷；對于某計算浪向的計算載荷而言，其是由多個計算頻率對應的計算載荷所組成的，將該計算浪向下的計算載荷依次施加到船體結構上，經過結構分析，可得到與該計算浪向各計算頻率對應的結構熱點應力；然后，將上述各結構熱點應力繪制成以計算頻率為橫軸、以結構熱點應力為縱軸的二維曲線，該曲線即為船體結構在該計算浪向的應力響應函數曲線，同樣的方法，可獲得船體結構在各個計算浪向的應力響應函數曲線。

然而，對于疲勞強度較為嚴重的船體結構而言，其結構型式一般是極為復雜的，在對其進行基于譜分析方法開展的船體結構優化設計中，需要進行多次反復的“獲得結構優化設計方案-獲得結構優化模型-進行結構分析”的優化過程，這顯然是一項十分耗費時間和精力的工作。因此，考慮在保證評估結果準確性的同時，需要對船體結構疲勞強度的評估過程進行一定的簡化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種船體優化結構疲勞累積總損傷度的快速計算方法。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：包括以下步驟：

步驟1：獲取船舶優化方案及船舶原設計方案，確定海況散布圖、計算浪向集合J、計算頻率集合W₁及優化的疲勞熱點；獲取船舶原設計方案中優化的疲勞熱點處對應于每一種計算浪向j的結構分析結果，得到優化的疲勞熱點處對應于計算浪向j、計算頻率ω_u的應力響應σ_Aj(ω_u)，j∈J，ω_u∈W₁，u＝1,2,...,l，l為計算頻率集合W₁中頻率的數量；

步驟2：計算優化的疲勞熱點處對應于計算浪向j、計算頻率ω_u的基準值Q_Aj(ω_u)；

其中，σ_Aj-max(ω_α0j)為優化的疲勞熱點處對應于計算浪向j的應力響應σ_Aj(ω_u)的最大值，ω_α0j為該最大值對應的計算頻率，ω_α0j∈W₁；

步驟3：取海況散布圖中有義波高的最小值設定為H_s；將有義波高H_s和海況散布圖中各平均跨零周期T_z組成n_s個短期海況，n_s為海況散布圖中平均跨零周期的數量；根據計算頻率集合W₁獲取各短期海況的波浪譜曲線G_ηη(ω_u)；

步驟4：獲取每一種計算浪向j對應的主要研究頻率集合W_6j，