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中国造船工业界共同结构规范技术研讨会

中国造船工业界共同结构规范技术研讨会

  • 召开年：2015
  • 召开地：上海
  • 出版时间： 2015-06

主办单位：中国造船工程学会;中国船舶工业行业协会

会议文集：中国造船工业界共同结构规范技术研讨会论文集

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  • 摘要：文中针对CSR-H关于最首尾货舱有限元分析在实际评估中可能存在的技术问题进行研究分析.通过理论分析与数值试验相结合对最首尾货舱有限元评估方法中的边界条件、力学模型、模型范围进行合理性评估,通过已建造船数值试验对最首尾货舱开展有限元直接强度评估.数值分析结果表明两端简支的边界条件能较好的模拟翘曲效应,模型范围对强度评估结果有影响.最首货舱离边界很近会导致甲板、外板的屈曲强度不满足要求.而CSR-H针对最尾货舱有限元中的剪力调整方法仍基于货舱中段,仅以货舱前后端壁剪力为目标值进行调整,这种剪力调整方法不适用于最尾货舱.
  • 摘要：IMO GBS框架下的协调版共同结构规范(CSR-H)对船舶结构设计提出新的要求.文章分析CSR-H和CSR对散货船和油船局部支撑构件(包括板与扶强材)的规范要求差异,并针对典型CSR散货船和CSR油船进行CSR-H符合性验证计算,初步归纳CSR-H对船体局部支撑构件的影响规律,可为CSR-H的研究和应用提供参考.
  • 摘要：压载水管理是船舶环保要求的重要内容.不同的压载水管理方式对船体结构安全的影响不同,主要体现在压载舱的附加压头、最小砰击吃水等.基于协调版共同结构规范对压载水交换工况的新要求,论述在CSR-H规范框架体系下,压载水交换工况下的静水弯矩和设计载荷组对船体结构构件的影响，认为CSR-H下压载水交换工况的动载荷系数取为0.8，相比CSR更为合理。并提出基于结果评估的相关建议：在满足CSR-H的油船和散货船设计中，建议分别给出压载水交换工况和极端海况航行工况下（但不包含压载水交换工况）的静水弯矩设计值，对于节省钢料用量、优化配载有利；指出CSR-H新增的对应压载水交换工况的设计载荷组对油船和散货船局部构件尺寸的影响；并提出针对上述设计载荷组计算许用弯曲应力系数时，应选取压载水交换工况下的静水弯矩设计值，对于局部强度评估更为安全。另外，用于船首底部砰击强度评估的船首最小设计压载吃水往往出现在压载水交换工况。而压载水交换操作需配合天气情况，避免在天气恶劣的条件下进行，因此在压载水交换时船首底部入水砰击的概率较小。为此，下一步研究可关注底部砰击强度评估是否可适当折减砰击载荷或适当提高许用应力衡准，从而使基于CSR-H的底部砰击强度评估要求更为合理。
  • 摘要：文章以32万吨巨型油船(VLCC)为例,通过描述性规定与直接强度计算,对比分析协调版共同规范与油船共同规范的差异,评估新规范对目前巨型油船结构可能带来的影响：CSR-H将增加本船的空船结构质量约1%；仅结构质量的增加将导致EEDI指数增加约2.4%；本船符合CSR-H的设计工作量将会是目前的3~4倍。
  • 摘要：文中对CSR-H屈曲规范与现有规范在方法论上的差异进行分析,针对系列典型加筋板结构,对CSR-H规范、CSR-OT规范、CCS钢制海船入级规范中不同屈曲评估方法及EPM高级屈曲评估方法等进行数值比较研究。通过典型实船结构的屈曲强度评估和规范影响分析,分析CSR-H屈曲规范对于未来船体结构设计的影响：CSR-H的屈曲要求相比CSR-BC和CSR-OT总体上都有所提高，而且对于船中0.4L以外区域的影响大于船中区域；而船中0.4L区域，对CSR-BC船型的影响大于CSR-H船型。总体上，大多数CSR-H船型只需要较少的局部结构加强就能满足CSR-H屈曲规范要求，但是CSR-BC船型通常需要进行相对较多的板和骨材加强才能满足CSR-H规范要求。
  • 摘要：协调版共同结构规范(CSR-H)对散货船液舱的晃荡强度提出新的要求.文中针对散货船专用压载舱,通过对晃荡载荷的规范计算,并结合实船统计数据对比,探讨了基于CSR-H的晃荡要求对散货船专用压载舱结构设计的影响：开孔率的增加，将增加有效晃荡长度和宽度；实肋板或纵桁数量的增加，将减小有效晃荡长度或宽度；双层底区域内，对于220m以下或压载舱长度等于2个货舱长度的散货船，计算时应根据实际开孔率和肋板数量确定有效晃荡长度，220～250m之间的散货船，在水密舱壁处一般应根据实际情况确定有效晃荡长度；双层底区域内，无论水密边界或制荡舱壁处，散货船液舱实际有效晃荡宽度都可取为临界横向宽度；一般情况下，对于压载舱长度等于2个货舱长度的情形，双层底肋板上的垂向筋需校核晃荡强度；对于双层底肋板的水平加强筋以及纵桁上削斜的纵向加强筋，通常需加大尺寸；顶边舱区域内，对于170m以下或300m以下且压载舱长度等于2个货舱长度的散货船，计算时应根据实际开孔率以及PSM数量确定有效晃荡长度；顶边舱区域内，实际计算时，有效晃荡宽度可取为顶边舱宽度；顶边舱区域内，对于最小晃荡压力20 klVm2，PSM上的挺筋无论是与面板焊接形式或削斜形式都应控制挺筋的长度，若顶边舱长度等于2个货舱长度（200 m以下）且载重量较小时，挺筋尺寸则需加大。
  • 摘要：有限元评估中,对主要支撑构件腹板上的人孔,协调版共同结构规范(CSR-H)要求删除适宜的单元进行模拟.而针对与人孔无本质差异的开口,规范允许采用不模拟开口但修正剪应力的方法.不同的模拟方法会引起人孔周围不同的应力水平.文章分析应力差异产生的原因,并比较各方法下人孔周围的应力集中系数.不同的建模方法导致不同的应力集中系数。但粗网格由于其精度不够，无法准确表达开孔处的应力集中程度，所以其屈服应力不能作为结构安全与否的判别依据，故规范要求对开孔处单元进行粗网格筛选。最后从单元屈服利用率的角度评估不同人孔模拟方法的合理性.判断一种模拟方法是否合理应结合其对应的筛选衡准，避免出现筛选结果满足衡准而细网格应力未符合要求的情况。针对开口的的模拟方法，即不模拟开孔几何但修正剪切面积，结合开口的筛选衡准同样能保证结构的安全。但此筛选衡准要求较高，可能带来额外的细网格分析工作量。建议按照人孔筛选衡准系数的确定方法，修正开口筛选衡准的系数。直接扣除开孔处单元或不模拟开孔几何但修正剪切面积这两种方法，结合各自的筛选衡准，均能筛选出有安全隐患的开孔。但扣除适宜单元的工作量较大，且适宜单元的标准不同可能导致筛选结果不同．规范应加以明确；对后一种方法，有限元评估软件应实现自动修正剪应力的功能。规范应允许两种方法并存，由设计者自由选择。
  • 摘要：文章根据协调版共同结构规范(CSR-H)中应力筛选的要求,选取若干典型区域(如人孔、肘板趾端、水平桁根部、底凳与双层底纵桁或肋板的连接、底边舱斜板与横向底凳的连接、槽条和上部支撑结构的连接、舱口角隅以及船中区域以外的若干区域等)分别进行应力筛选分析和细网格分析,对CSR-H的应力筛选要求进行了合理性评估：对于多数区域，CSR-H的筛选方法及衡准是比较合理的；有的区域筛选分析能够通过，但细网格分析也许不能通过，如油船底凳与肋板连接处，规范可考虑适当修正。
  • 摘要：目前的结构规范中对于装载钢卷的结构构件尺寸要求仅针对纵骨架式结构.但在实船设计时,仍有部分内底(如管弄)和底边舱区域会采用横骨架式甚至混合骨架式结构布置.文章基于协调共同结构规范关于纵骨架式结构装载钢卷时计算的理论背景,采用有限元法,探讨和建立一种可行的横骨架式结构装载钢卷的直接强度评估方法流程.经实船算例分析验证了方法的可行性和合理性,表明该方法具有实际工程价值.
  • 摘要：文中对CSR-H与CSR用于强度分析的载荷变化进行分析,对各载荷分量的包络值以及应用于等效设计波中的船体梁波浪弯矩、波浪剪力和外部海水压力、加速度等载荷分量的大小进行比较.分析货油舱、干散货舱、压载舱典型位置处的内部压力变化,并对载荷变化可能引起的结构要求变化进行分析和概括：干散货压力的减少可导致干散货舱边界结构要求减小；货油舱压力的增大将导致货油舱边界结构要求增大；重压载舱压力的变化可能导致重压载舱下部边界要求增大；进水压力的增大可能导致不载运液体的舱室边界要求增大（尤其是较长较宽的舱室）等.虽然CSR-H中用于强度评估的载荷与CSR存在一定差异，但整体上仍保持一致性。对于局部差异较大之处，CSR-H的合理性也可通过相关理论予以验证，CSR-H的载荷计算部分相对于CSR在理论上更为完善。
  • 摘要：文章介绍了由中国船级社(CCS)自主研发、符合国际船级社协会(IACS)协调版共同结构规范(CSR-H)的计算软件(描述性要求(SDP)和直接计算(DSA))的开发背景、功能、特点以及实际工程应用情况.对软件开发过程中的一些技术重点和难点进行分析,如设计统一的软件架构、自定义加载模块、基于文件的后处理功能等，并探讨了该软件的未来发展方向：HCSR-SDP方面，提供更快捷的建模速度和更方便的建模方法;增强用户交互的友好性，完善规范辅助计算功能;输出信息更加灵活和方便。HCSR-DSA方面，更多的建模功能、更多的计算功能、更加丰富的软件接口等。该软件将会支持更多的CAD软件。不仅是几何模型接口，相关的属性接口也可以提供支持。进一步提高设计人员的工作效率.
  • 摘要：协调版共同结构规范(CSR-H)对港口工况下船体梁强度和船体构件局部强度的要求与先前的油船共同结构规范(CSR-OT)基本一致,而相比散货船共同结构规范(CSR-BC)有明显变化.通过对比分析CSR-H和CSR-BC对于港口工况具体要求的差异,并结合实船数据分析,阐述基于CSR-H要求的港口工况对散货船结构设计的影响：CSR-H对散货船港口工况的船体梁弯曲和剪切强度校核要求与CSR-BC有较大差异，使散货船船体梁强度校核结果在一定程度上趋于严格，并将导致一部分散货船构件尺寸的增加；由于考虑了船体梁弯曲的影响，CSR-H对港口工况下局部构件尺寸要求与CSR-BC相比更加严格，将导致部分船体构件尺寸的增加；按CSR-BC确定港口工况下船体梁许用静水弯矩和剪力的方法，不适合在CSR-H下继续使用；CSR-H以作为港口工况许用静水剪力的推荐值被认为是不合理的；同时，给出本文研究所得的适用于CSR-H的港口工况许用静水弯矩和剪力的推荐值。
  • 摘要：文章以20.6万吨散货船为例,通过描述性规定与直接强度计算,对比分析协调版共同规范与油船共同规范的差异,评估新规范对目前散货船结构可能带来的影响：CSR-H将增加本船的空船结构质量约2.5%；仅结构质量的增加将导致EEDI指数增加约2.4%；本船符合CSR-H的设计工作量将会是目前的3~4倍。
  • 摘要：文章针对协调版共同结构规范与共同结构规范的差异,以阿芙拉型油船为目标船型,通过中国船级社的CSR-H软件,分别开展全货舱计算分析.通过描述性要求计算、舱段有限元分析、细化强度分析、疲劳强度筛选、疲劳强度计算,重点分析协调共同结构规范对该型船的结构设计影响,以及钢材质量的变化.分析结果表明:描述性要求对结构的节点形式以及纵向构件的改变较大,将会导致空船质量增加;而直接结算只是对局部强度有所影响,对空船质量增加有限.
  • 摘要：文中基于协调版共同规范(CSR-H)与共同规范(CSR),对一型散货船和一型油船极限强度进行评估研究.通过建模分析、载荷计算、结果评估等方面的对比分析,总结出CSR-H与CSR极限强度的变化规律：5万吨级散货船部分剖面极限强度不能满足CSR-H要求，3万吨级油船同时满足CSR与CSR-H极限强度评估要求；CSR-H明确机舱区域的极限强度评估内容，原来按照早期CSR版本建造的船舶，需要重新评估机舱区域的极限强度；由于CSR-H静水弯矩较CSR有所提高，一些剖面的极限强度安全因子较CSR小。通过发现CSR-H相较于CSR极限强度的计算要求和方法存在一定的变化，主要体现在：CSR-H明确船舶的极限强度评估区域；CSR-H对极限强度评估工况进行了具体阐述；CSR-H提高极限强度评估的安全系数，这将在一定程度上影响船舶的空船质量。这对今后的设计工作具有指导意义.
  • 摘要：散货船和油船协调版共同结构规范于2015年7月1日正式生效.按照IMO GBS的要求,该规范的框架体系和规范要求在散货船共同结构规范和油船共同结构规范的基础上作出较大改变.文章对该规范的编制原理进行剖析。CSR-H的编写基于以下目标：制定结构方面的最低要求；减轻结构失效的风险；提高生命、环境、财产（船舶、货物）的安全性；在船舶的设计生命周期中，增强船体结构的耐用性。为达到设计目标，首先需识别和评估船舶运营和环境因素带来的危险因素，筛选影响生命、环境和财产安全的因素。CSR-H所关注的主要方面是船舶结构安全，但在规范的范围之外还存在影响船舶营运安全的其他因素，主要包括：国际海事组织、国际劳工组织以及各船旗国主管机关的公约和法规要求；船级社、船舶设计者、建造者、营运者在船舶生命周期中分别应承担的责任等。CSR-H总的设计理念是通过指出结构可能的失效模式，在规范的设计载荷组合和装载模式下，评估结构的安全性。从不同强度要求的角度考虑，CSR-H对每一构件都可能提出多种要求，构件需同时满足这些要求。规范要求可以分为最小要求与基于载荷一能力模型的要求等两种类型。验证规范要求是制定规范的一个非常重要的步骤，规范验证通常采用两步法进行：通过物理数据（实验、测量、数值研究等），验证规范要求背后的工程模型；通过结果评估，使用得到广泛认可并经过批准的实船设计对规范公式进行校准；同时，也必须清楚地认识到，规范公式的变化往往会带来结构尺寸的变化.
  • 摘要：对于船长小于150m的散货船,协调版共同结构规范(CSR-H)及散货船共同结构规范(CSR-BC)对双层底主要支撑构件规定了描述性要求.通过力学原理分析规范要求的理论背景,并以某典型散货船为例,对比双层底主要支撑构件按规范描述性要求和有限元评估要求得到的结果差异.在此基础上,对CSR-H关于150 m以下主要支撑构件的描述性规定给出了修改建议,并结合交叉梁系的力学推导和数值计算等,对散货船的主要支撑构件的描述性要求进行建议和计算流程归纳：对于船长小于150 m的散货船，按照2015年CSR-H修改通报描述性要求得到的PSM构件尺寸仍然过于保守，建议采用CSR-H允许作为替代计算的直接强度评估方法进行设计校核，同时在初始设计阶段预估PSM尺寸时，可采用正式版CSR-H的公式要求及取值范围进行计算；对于其他散货船双层底PSM构件尺寸，在初始设计阶段，可认为其桁材端部的剪力呈抛物线分布，根据单位压力作用下的复杂梁系软件计算工具（如3D-Beam）求得双层底桁材端部的剪力分布系数，进而可初步确定相应构件尺寸。以期指导设计初始阶段确定主要支撑构件的腹板厚度.
  • 摘要：协调版共同结构规范于2015年7月1日正式生效,在制定该规范过程中,散货船甲板纵骨的疲劳评估方法和评估结果受到业界重点关注.文章基于2014版规范要求和2015年发布的修改通报对大型散货船的甲板纵骨进行疲劳强度评估和分析。通过对比可见规范修改后的疲劳寿命有所提升，之前工业界反馈的甲板纵骨大面积不满足疲劳要求的问题得到改善，其原因在于规范进行如下调整：修改ID31和ID32的应力集中系数，使得疲劳应力范围有所降低；调整关于扁钢的注释项，修改后只有在腹板加强筋或肘板的厚度大于0.7倍扁钢厚度情况下才需乘以因子1.12，该项修改使得上述条件下以扁钢形式设计的甲板纵骨疲劳寿命有所提升。基于2015年修改通报后的评估结果，经过分析发现：No.8和No.12纵骨在空舱和重货舱会出现疲劳强度不满足的情况，建议在设计校核中关注防倾肘板位置处的端部形式设计，必要时可施加软趾和背肘板，使其满足疲劳强度要求；横向比较不同货舱下甲板纵骨的疲劳评估结果，可见空舱的甲板纵骨疲劳寿命计算的疲劳寿命最低，其次为重货舱和重压载舱，对于散货船甲板纵骨，空舱下的甲板纵骨的疲劳强度建议重点关注.
  • 摘要：文章根据IACS2014年1月推出的CSR-H,对目前CSDC设计的18万吨散货船进行符合CSR-H设计.分别运用美国船级社的CA Stage 1程序和CSR-H Bulk Check Stage 2程序进行规范计算和有限元计算,给出满足CSR-H要求的货舱区结构重量对于CSR规范的增加量.从规范计算结果来看，对于板材，基本满足CSR的都能满足CSR-H，只是抓斗加强增加了部分内底和底边舱斜板的结构尺寸。对于型材，基本上CSR-H要求都高于CSR。引起结构尺寸变化的主要原因有：抓斗加强、设计载荷、船体梁强度要求、规范最小值要求等几个方面。从有限元计算结果来看，对于板材，舷侧外板（肋骨区域）、外底板、底纵桁等结构尺寸没有达到CSR-H要求，其板厚的增加主要由屈曲强度引起。对于型材，结构质量增加较小。结合有限元计算和规范计算，CSR-H较CSR船体结构变化情况：板材结构质量增加量略大于型材；甲板、顶边舱区舷侧外板、底边舱区舷侧外板影响小，内底板，底边舱斜板、外底板、货舱区舷侧外板、顶边舱斜板影响大；CSR-H规范对各舱影响从大到小顺序为重压载舱、重货舱、轻货舱。
  • 摘要：文章给出线性波激振动和砰击颤振引起的大型油船结构疲劳贡献度的计算方法.基于三维线性水弹性理论可计算得到包括刚体和2节点的振动模态下的垂向弯矩的传递函数,采用谱分析法对某30万吨油船进行结构疲劳强度计算,分析波激振动对船体结构疲劳损伤影响;基于二维非线性波浪载荷程序(含砰击颤振的波浪载荷),采用时域方法对该油船进行船体梁弯矩计算,分析砰击颤振对船体梁弯矩及疲劳载荷的影响;结果表明对于该类大型油船波激振动和砰击颤振对船体的结构疲劳损伤的影响不可忽略.
  • 摘要：文中以3.5万吨散货船实船为例,主要通过SDP规范计算和DSA有限元计算,校核CSR-H对该船结构尺寸和质量的影响.在规范计算方面,主要核算不同工况下的轻货舱、重货舱/风暴压载舱的弯曲强度、剪切强度、极限强度和剩余强度对主要结构尺寸的影响.同时,对重货舱同时兼做风暴压载舱第三货舱的所有区域进行屈服强度评估和屈曲强度评估.从计算结果，发现3.5万吨散货船在CSR-H的要求下，将增加空船结构质量，其中船中0.4L范围统计将增加质量106.6 t，钢结构质量变化约占原空船质量1.5%左右。在今后的设计中，要尽可能达到优化设计、整体规划，充分考虑性能、指标，设计出符合CSR-H规范要求的最优化船型，努力保持船舶设计的先进性，提高综合竞争能力。

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