FPSO船体梁极限强度分析与有效生命期预报_郭昌捷.pdf

第44卷第6期大连理工大学学报Vol.44,No.6
2004年11月JournalofDalianUniversityofTechnologyNov.2004

文章编号:1000-8608(2004)06-0839-05
FPSO船体梁极限强度分析与有效生命期预报

郭昌捷*1,任刚1,张道坤1,马延德2,侯颖1

(1.大连理工大学船舶工程学院,辽宁大连116024;
2.大连新船重工,辽宁大连116012)

摘要:利用理想单元法(ISUM)研究了浮式生产储油船(FPSO)完整船体与受损结构船体梁
极限强度.考虑了腐蚀及碰撞对船体结构强度的影响,评估了腐蚀状态下船体极限强度随时
间的变化;在人为因素风险分析基础上对该船船体有效生命期进行了预报.分析表明,船体
梁极限强度是影响船舶安全的重要因素,对FPSO进行风险分析和安全评估是必要而且可行
的.另一方面,将工程技术与管理科学结合起来研究安全问题是合理有效的途径.主要结论
对于海事界实施综合安全评估,提高船舶或海洋结构物安全性具有理论意义和应用价值.

关键词:船体梁极限强度;人为因素;风险分析;有效生命期;综合安全评估
(FSA)
中图分类号:U661.4文献标识码:A

0引言

船体强度理论研究和海上事故分析表明,船
体梁极限强度不足是造成重大海损的主要原因之
一[1、2].所有事故中,约80%是人为因素(human
factors)所致.因此,科学地考虑人为因素是改进
图1FPSO船体分舱布置简图
船舶安全的合理有效途径本文以“文昌”号浮式
.Fig.1DivisionofhullforFPSO
生产储油船(FPSO)为例,针对极限强度,考虑人
1.2研究内容与技术路线
为因素,进行风险分析与有效生命期预报,为实施
本文研究内容包括3部分:完整船体计算模
综合安全评估(formalsafetyassessment,
型和结构破损形态建立、相应船体梁极限强度分
FSA)[3]提供背景条件.
析以及腐蚀对船体梁极限强度的影响.研究过程
1船体梁极限强度分析与安全评估中关注对人为因素风险分析与综合安全评估的探
讨.其技术路线如下:
1.1“文昌”号船体结构数据
(1)首先针对FPSO舱室布置和结构特点,建
文昌号用于南中国海石油加工和储藏,工作
立适应极限强度分析要求的完整及受损船体的结
区域海况恶劣,且需服役10a后才能进坞检修,故
构形态(scenario)或模型.
在全生命期内保证其极限强度十分重要.
(2)应用理想单元法(ISUM)程序软件对
该FPSO分舱简图如图1所示,其主尺度如
FPSO实船进行计算分析,得出完整、破损和考虑
下:两柱间长250.0m;型宽46.0m;型深24.6
腐蚀影响的船体梁极限弯矩设计值.
m;吃水16.5m;方型系数0.9002.

收稿日期:2003-11-10;修回日期:2004-09-28.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(70073044).
作者简介:郭昌捷*(1941-),男,教授.
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(3)进行FSA,预报有效生命期并提出控制船体结构划分为各种理想化的单元模型,如加筋
风险、适时维修加强或报废的决策建议.板单元、非加筋板单元、梁-柱单元、硬单元、虚单
1.3结构形态建立元等.该方法的优点在于单元数量较少,计算快
1.3.1完整结构形态根据FPSO舱室布置和捷,完整船体和受损结构可用同一计算模型[4].
结构特点,建立适应极限强度分析要求的结构形结合本FPSO的横剖面图,按照各板材、骨材的具
态和计算模型.为减少模型化和数据准备工作体情况,划分单元并按不同单元顺序编号,得到完
量,建立对完整船体及受损结构都适用的统一计整船体单元划分如图2,简化图如图3所示.
算模型.此时采用理想单元法十分方便.首先将

图2单元划分图
Fig.2Divisionofelements
(2)碰撞损伤的部位和范围
当前研究包括确定型和概率型2种破损模
型,后者尚处在研究中.在当今破损资料较缺乏
的情况下,本文参照有关资料[5、6]建立确定型破
损模型.为了进行风险分析,此种破损应具有较
大发生频率且可能导致船体严重破坏,亦即可能
对船舶安全构成风险据此危险剖面的范围必
图3完整结构单元划分简化图.,
Fig.3Divisionofelementsforintactstructure须包括船体梁弯矩或切力的峰值,其破损范围位
于舷侧外板顶部和强力甲板边板及其相连接的强
1.3.2受损结构形态
力构件具体情况详述如下
(1)结构破损模型的要求..
结构破损模型的建立必须合理,且模型可适由碰撞造成的船体结构损伤部位设定发生在
应于对船体进行风险分析(riskanalysis).风险距首柱0.15L之后