CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析.pdf
《CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷第期 年 月造 船 技 术Z a o c h u a nJ i s h uV o l N o O c t,基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:);江苏省自然科学基金资助项目(编号:B K )作者简介:施兴华(),男,教授,博士,研究方向为船体结构极限强度及其可靠性通信作者:朱恬(),女,硕士研究生,研究方向为船体结构极限强度及其可靠性文章编号:()D O I:/j i s s n C CF FR RP P 修复的 F FP PS SO O 点蚀船体梁极限强度分析施兴华,朱恬,张婧,胡中前(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院,江苏 镇江 ;江苏亨通光电股份有限公司,江苏 苏州 )摘要:
2、采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(C a r b o nF i b e rR e i n f o r c e dP o l y m e r,C F R P)修复的浮式生产储卸油装置(F l o a t i n gP r o d u c t i o nS t o r a g ea n dO f f l o a d i n g,F P S O)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析.对比F P S O的完整船体梁、点蚀船体梁和C F R P修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩,分析C F R P对F P S O点蚀船体梁的修复效果,并分析胶层失效规律.结果表明,C F R
3、P可为船舶的高效修复提供一种新的方式.关键词:船舶修复;C F R P;F P S O;点蚀;船体梁;极限强度中图分类号:U 文献标志码:AU l t i m a t eS t r e n g t hA n a l y s i so fF P S OH u l lG i r d e rw i t hP i t t i n gC o r r o s i o nR e p a i r e db yC F R PS H IX i n g h u a Z HUT i a n Z HAN GJ i n g HUZ h o n g q i a n 敭 S c h o o l o fN a v a lA r
4、 c h i t e c t u r e&O c e a nE n g i n e e r i n g J i a n g s uU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y Z h e n j i a n g J i a n g s u C h i n a 敭 J i a n g s uH e n g t o n gO p t i c E l e c t r i cC o 敭 L t d 敭 S u z h o u J i a n g s u C h i n a A b s t r a c t T h eu l t i
5、 m a t e s t r e n g t hs i m u l a t i o na n a l y s i so fF l o a t i n gP r o d u c t i o nS t o r a g ea n dO f f l o a d i n g F P S O h u l l g i r d e rw i t hp i t t i n gc o r r o s i o nr e p a i r e db yC a r b o nF i b e rR e i n f o r c e dP o l y m e r C F R P i sm a d ew i t hn o n l
6、 i n e a rf i n i t ee l e m e n tm e t h o da n du n d e rs a g g i n ga n dh o g g i n gc o n d i t i o n s 敭T h eu l t i m a t es a g g i n gb e n d i n gm o m e n ta n du l t i m a t eh o g g i n gb e n d i n gm o m e n to fF P S Oi n t a c th u l l g i r d e r h u l l g i r d e rw i t hp i t t
7、i n gc o r r o s i o n a n dh u l l g i r d e rw i t hp i t t i n gc o r r o s i o nr e p a i r e db yC F R Pa r ec o m p a r e d a n dt h er e p a i r i n ge f f e c to fC F R Po nF P S Oh u l lg i r d e rw i t hp i t t i n gc o r r o s i o n i s a n a l y z e d a n d t h e f a i l u r e l a wo f a
8、 d h e s i v e l a y e r i s a n a l y z e d 敭 T h e r e s u l t s s h o wt h a tC F R Pc a np r o v i d ean e ww a yf o r t h ee f f i c i e n t s h i pr e p a i r 敭K e yw o r d s s h i pr e p a i r C F R P F P S O p i t t i n gc o r r o s i o n h u l l b e a m u l t i m a t es t r e n g t h0 0引言近年
9、来,一种采用碳纤维增强聚合物(C a r b o nF i b e rR e i n f o r c e dP o l y m e r,C F R P)作为修复材料、以粘贴形式加固和修复损伤结构的方法引起广泛重视.C F R P以其密度小、强度高等多种优势代表无焊接修复的良好选择.C F R P被证明可有效加固或修复钢材存在缺陷或损坏的结构.国内外在C F R P修复结构方面开展许多研究.李松等对C F R P约束钢管高强混凝土轴压短柱的极限承载力进行计算,发现C F R P约束可提高短柱的极限承载力.HUANG等对在单轴循环拉伸下C F R P修复钢板表面裂纹的疲劳行为进行研究,表明C F
10、R P修复可有效降 低裂纹的应 力强度因子.WE I等对未加固的圆钢管短柱和C F R P加固后的圆钢管短柱的抗压强度进行研究,发现C F R P加固后的圆钢管短柱的抗压强度比加固前具有明显的提高.施兴华等采用非线性有限元方法对在轴向压缩载荷作用下C F R P修复的裂纹加筋板极限强度进行分析,发现修复后的极限强度具有明显的提高.刘鹏阳利用有限元软件A n s y s分别建立种有限元模型,验证数值方法的准确性,为研究C F R P水下加固钢结构提供参考.陈卓异等对C F R P加固缺陷钢板疲劳裂纹的扩展特性和疲劳寿命进行研究,发现中心加固效果比边缘好.浮式 生 产 储 卸 油 装 置(F l
11、o a t i n g P r o d u c t i o nS t o r a g ea n dO f f l o a d i n g,F P S O)长期在外海工作,受到湿度、盐分或海浪等一些因素的影响而发生腐蚀.部分学者采用C F R P对腐蚀钢结构进行研究.L I等通过对种不同腐蚀损伤程度的钢板进行试验,分析疲劳性能指标,表明外贴C F R P板可显著增强腐蚀钢板的疲劳性能,甚至可使腐蚀钢板的疲劳寿命恢复.OU等对C F R P加固腐蚀钢管混凝土短柱进行试验和数值研究,表明C F R P加固后的结构抗压强度提高 .毕欣等利用有限元模型对处于C F R P加固承载状态的腐蚀钢管混凝土轴压
12、短柱的力学性能进行研究,并与试验进行对比,表明C F R P可提高钢管中部横截面屈服时的构件载荷,并明显提高其极限承载力.为获得高效的船舶修复方式,对C F R P修复的F P S O点蚀船体梁极限强度进行研究.与文献中的试验结果进行对比,验证C F R P粘贴钢板结构数值仿真建模技术和方法的准确性.1 1点蚀船体梁的极限强度F P S O船 体 梁 的 型 宽 为 m,型 深 为 m,方形系数为,为双底双舷侧钢质结构型式.整个舱段结构由AH 高强度钢制成,屈服应力为 MP a,弹性模量E为 G P a,泊松比v为 .船体梁共有 个点蚀加筋板区域.每个区域的点蚀坑为 个,相邻点蚀圆心之间的距离
13、为 mm,位于船体梁的中间肋位,均在设置加强筋的一侧.针对点蚀深度和直径,根据P A I K等 的时变腐蚀损耗模型,将船体甲板、舷侧外板、舷侧内板、船底板和船底内板因均匀腐蚀所造成的板厚减少转换为点腐蚀损失的体积,将腐蚀损耗的同等体积加在对应板上,点蚀坑尺寸如表所示.F P S O船体梁点蚀分布如图所示.船体梁的中拱和中垂采用对船体梁截面端施加转角位移的方法模拟.在船体梁的首端和末端分别建立一个参考点,参考点位于船中的中性轴处.由表点蚀坑尺寸mm腐蚀部位点蚀直径点蚀深度舷侧外板 舷侧内板 船底板 船底内板 甲板 图F P S O船体梁点蚀分布于模型只建立一半的船体梁,因此在中纵剖面处的相应位置
14、设置对称约束.选择对横向框架使用约束以等效横向框架.船体梁边界条件如表所示,其中,U、U、U分别为x、y、z方向上的位移,UR、UR、UR 分别为x、y、z方向上的转角.表船体梁边界条件边界UUUUR UR UR 首端转角末端转角网格划分采用试算法,不同网格尺寸下船体梁中拱的转角弯矩曲线如图所示.由图可知:在网格尺寸细化至 mm时,船体梁的极限强度趋于稳定.选择船体梁的网格尺寸为 mm.选择点蚀区域的网格尺寸为 mm.在由点蚀区域向无点蚀区域的过渡中,网格尺寸由 mm逐渐变大至 mm,如图所示.经计 算,点 蚀 船 体 梁 中 垂 的 极 限 强 度 为 Nm,中拱的极限强度为 Nm.点蚀船体
15、梁极限状态的应力云图如图所示.由图可知:中垂的船体梁应力主要集中在甲板区域,塑性屈曲沿舷侧外板和舷侧内板从上向造 船 技 术第 卷第期图不同网格尺寸下船体梁中拱的转角弯矩曲线图船体梁点蚀区域网格示例下扩散,船底板屈服区域面积小于甲板屈服区域面积,且船底板屈服区域集中在点蚀区域;中拱的船体梁应力主要集中在甲板、船底板和船底内板区域,塑性屈曲沿舷侧外板和舷侧内板从上下两端向船中部扩散.中拱对船体梁的影响大于中垂对船体梁的影响.中垂的船底内板点蚀区域未达到屈服强度,而中拱不仅船底板完全失效,而且船底内板点蚀区域达到屈服强度.2 2C CF FR RP P 修复建模技术C F R P修复钢结构是使用胶
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CFRP 修复 FPSO 船体 极限 强度 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。