极端波浪海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法

摘要

在船舶全海域大型化的趋势下，船舶航行中所遇到的极端波浪海况需要引起重视，这对船舶总纵强度提出了更高的要求。关于船舶总纵极限强度的可靠性分析是一个工程界的关注点，它主要涉及的是结构强度、载荷和可靠性分析三个方面。然而和一般船舶结构可靠性分析相比，结构在极限条件下的结构强度随机变量的选定，波浪载荷在极端条件下的载荷构成，可靠性方法在考虑极限强度和极端载荷下的选取及其计算等均是一个值得探讨的话题。极限条件下的船舶结构强度计算，关键在于提取对船舶总纵极限有较大影响的因素，一些研究通过结构影响因素的敏感性分析，确定了对船舶总纵极限强度有较大影响的随机变量，并通过对相关国内外研究的考察，给出了这些随机变量的统计特征值的建议值用于可靠性计算，本文借鉴了上述研究成果。极端波浪海况条件下的极端载荷分析主要考虑极端波浪海况对波浪弯矩的影响，波浪弯矩在极端波浪海况条件下具有明显的随机特性，有关学者通过研究认为长期波浪弯矩极值服从Weibull分布，然而这些对波浪弯矩的计算方法没有涉及船舶全天候大型化趋势下船舶在航行过程中可能遇到的对船舶总纵波浪弯矩有较大影响的特殊的极端波浪海况。此外，对于极端波浪海况下船舶总纵极限强度可靠性计算而言，极限状态函数中的两个基本随机变量，极端波浪海况下的波浪弯矩和结构总纵极限强度并不服从简单的分布，这使得极限状态函数的形式更为复杂，导致常用的可靠性计算方法可能出现适用性问题。
　　本文选取极端波浪海况中的上浪、砰击和大幅纵摇这三个对总纵极端波浪弯矩有较大影响的波浪海况，从船舶航行界限的角度出发，利用国内外船舶航行界限规定，参考DNV船舶结构可靠性计算指南中的波浪载荷计算方法和日本学者藤井康城将极端波浪海况引入波浪弯矩计算的思路，提出了一种考虑上述三类极端波浪海况的极端波浪弯矩计算方法，最终得到极端波浪海况下的波浪弯矩极值数据比常规波浪弯矩极值更大，参考实验数据表明考虑极端波浪海况的波浪弯矩计算方法能在一定程度上更加真实的反应船舶所受波浪载荷；并通过考察不同可靠性计算方法的特点，利用算例分析，给出极端波浪海况下船舶总纵极限强度的合理高效的可靠性计算方法的选取建议。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

2极端波浪海况下的波浪弯矩计算研究

2.1 谱分析的理论基础

2.2上浪、砰击和大幅纵摇下的极端海况数据

2.3 考虑极端波浪海况的船舶波浪载荷短期响应

2.4 考虑极端波浪海况的船舶波浪载荷长期极值分布

2.5 实例计算

2.6 本章小结

3可靠性计算方法研究

3.1可靠性计算方法介绍

3.2可靠性计算方法对比与选择

3.3本章小结

4船舶极限强度可靠性中极限强度计算指南草案

4.1指南编写意义

4.2指南内容

4.3指南编写思路

4.4适用范围

4.5可靠性计算指南草案

4.6实例计算

4.7本章小结

5全文总结与展望

5.1全文总结

5.2创新点

5.3未来展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果