船体强度状态监测技术研究

• 作 者: 侯超
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 实时监测 应力场特征 疲劳裂纹 应力集中

随着经济全球化和国际贸易的日益发展,船舶作为各大洲之间进行货运物流的主要水上运输工具以其装载量大、费用低的优势作用日趋突出。随着船舶尺寸趋向大型化方向发展,结构也越来越复杂,因此船舶的强度安全问题越来越成为人们关注的一个热点问题。本文针对船舶强度安全这一热点问题,在分析研究了其他大型工程结构物检测和健康监测技术手段的基础上,提出了利用先进的传感技术来进行船舶强度实时监测这一新课题。文章以集装箱船为应用对象,以进行船舶强度状态实时监测研究为目的,首先分析研究集装箱船结构、力学特征及各监测部位应变场特点,从理论上验证了对船舶进行强度实时监测的可行性。在综合研究集装箱船结构、力学特点及各种应变传感器技术特点的基础上,对船用传感器的适用传感技术进行优选研究,深入研究了实现对疲劳裂纹和应力集中部位状态的监测,进行了传感器优化布置实验研究。本文主要完成的研究内容有:1)针对利用先进的传感技术来进行船舶强度实时监测这一新课题,以集装箱船为应用对象,分析了集装箱船的结构、力学特征及各监测部位的应变场特征,分析了进行船舶强度实时监测在技术上的可行性。2)在综合分析集装箱船结构、力学特点及各类应变传感器技术特点的基础上,对船舶强度实时监测适用传感技术进行了优选研究。3)针对集装箱船疲劳失效和应力集中问题突出的特点,以光纤Bragg光栅传感器为技术基础,通过有限元分析,对实现船舶疲劳裂纹监测和应力集中部位状态监测进行了深入研究。4)在对集装箱船疲劳裂纹和应力集中的状态监测进行深入研究的基础上,为了对疲劳裂纹监测和应力集中部位状态监测进行传感器优化布置,设计了船体疲劳裂纹监测和集装箱船应力集中部位状态监测优化布置实验方案。