[发明专利]一种船体优化结构疲劳累积总损伤度的快速计算方法

说明书

本发明属于船体结构的疲劳强度评估和优化设计技术领域，具体涉及一种船体优化结构疲劳累积总损伤度的快速计算方法。本发明针对每一种计算浪向，对计算频率进行了筛选，得到船体结构在该计算浪向的主要研究频率；根据确定的主要研究频率，完成船体结构优化方案的结构分析工作，获得该船体结构优化方案与这些主要研究频率对应的结构应力响应，进而实现疲劳累积总损伤度的简化计算。本发明在保证计算结果准确性的情况下，简化了船体结构优化的计算过程，在相当大的程度上减少了计算时间和人员的计算工作量，提高了计算效率。

技术领域

本发明属于船体结构的疲劳强度评估和优化设计技术领域，具体涉及一种船体优化结构疲劳累积总损伤度的快速计算方法。

背景技术

船体结构的应力响应函数曲线是基于谱分析方法开展船体结构疲劳强度评估中一项十分重要的内容；在获得了船体结构的应力响应函数曲线后，即可实现对船体结构疲劳强度的评估研究。在谱分析方法中，需要根据船舶的船型特点和结构特征选取其在载荷计算中的计算浪向和计算频率，然后，采用载荷计算软件获得用于船体结构疲劳强度评估的计算载荷；对于某计算浪向的计算载荷而言，其是由多个计算频率对应的计算载荷所组成的，将该计算浪向下的计算载荷依次施加到船体结构上，经过结构分析，可得到与该计算浪向各计算频率对应的结构热点应力；然后，将上述各结构热点应力绘制成以计算频率为横轴、以结构热点应力为纵轴的二维曲线，该曲线即为船体结构在该计算浪向的应力响应函数曲线，同样的方法，可获得船体结构在各个计算浪向的应力响应函数曲线。

然而，对于疲劳强度较为严重的船体结构而言，其结构型式一般是极为复杂的，在对其进行基于谱分析方法开展的船体结构优化设计中，需要进行多次反复的“获得结构优化设计方案-获得结构优化模型-进行结构分析”的优化过程，这显然是一项十分耗费时间和精力的工作。因此，考虑在保证评估结果准确性的同时，需要对船体结构疲劳强度的评估过程进行一定的简化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船体优化结构疲劳累积总损伤度的快速计算方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：获取船舶优化方案及船舶原设计方案，确定海况散布图、计算浪向集合J、计算频率集合W₁及优化的疲劳热点；获取船舶原设计方案中优化的疲劳热点处对应于每一种计算浪向j的结构分析结果，得到优化的疲劳热点处对应于计算浪向j、计算频率ω_u的应力响应σ_Aj(ω_u)，j∈J，ω_u∈W₁，u＝1,2,...,l，l为计算频率集合W₁中频率的数量；

步骤2：计算优化的疲劳热点处对应于计算浪向j、计算频率ω_u的基准值Q_Aj(ω_u)；

其中，σ_Aj-max(ω_α0j)为优化的疲劳热点处对应于计算浪向j的应力响应σ_Aj(ω_u)的最大值，ω_α0j为该最大值对应的计算频率，ω_α0j∈W₁；

步骤3：取海况散布图中有义波高的最小值设定为H_s；将有义波高H_s和海况散布图中各平均跨零周期T_z组成n_s个短期海况，n_s为海况散布图中平均跨零周期的数量；根据计算频率集合W₁获取各短期海况的波浪谱曲线G_ηη(ω_u)；

步骤4：获取每一种计算浪向j对应的主要研究频率集合W_6j，