(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111370745.3 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 江南造船 （集团） 有限责任公司 地址 201913 上海市崇明区长兴江南大道 988号 (72)发明人 李海洲　郑雷　陈明高　米洁　 仝哲　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 代理人 侯冻 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/08(2020.01)G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于GeniE的A型独立液货舱疲劳强度 分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于GeniE的A型独立液货 舱疲劳强度分析方法， 包括以下步骤： S1、 粗网格 建模： 在GeniE中建立粗网格模拟模型； 在GeniE 中建立支座粗网格模型； 构建粗网格分析模型； S4、 疲劳分析： 包括十个分析工况， 每个分析工 况 下的疲劳分析都包括以下步骤： S41、 粗网格分 析： 根据分析工况， 输入对应的分析参数， 添加相 应载荷条件； 加载工况， 完成分析后得到粗网格 结果R文件； S42、 细网格建模： 确定要进行疲劳强 度分析的部位作为疲劳分析节 点， 得到细网格分 析模型； S43、 细网格分析： 完成分析后得到细网 格结果R文件， 确定疲劳分析节点中的热点应力 范围Δσ； S5、 根据每个分析工况下的热点应力 范围Δσ， 计算该分析工况下疲 劳损伤的疲劳应 力范围。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114021263 A 2022.02.08 CN 114021263 A 1.一种基于Gen iE的A型独立液货舱 疲劳强度分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1、 粗网格建模： 在GeniE中建立粗网格模拟模型， 包括三个相邻的舱段， 且中间舱段为 要评估的目标舱， 粗网格模拟模型包括船舱部分和液舱部分， 所述船舱部分包括船体的主 要构件、 主要构件上的板筋结构、 以及 对主要构件强度有支撑且通常边长大于肋距的肘板， 主要构件包括主要横向构件和主要纵向构件； 并且在粗网格模拟模型中， 板零件用板单元 模拟， 板筋结构用梁单元模拟， T型材 的横向面板和竖向腹板分别用梁单元和板单元模拟； 粗网格模拟模型中的粗网格大小为肋距 乘肋距； S2、 支座建模： 在GeniE中建立支座粗网格模型， 包括支座块部分和层压木部分， 其 中支 座块部分用板单元模拟， 层压木部分用只能受压的梁单元模拟， 属性设置为 “truss‑ compression  only”， 并且梁单元的面积根据层压木面积大小来设置， 轴向刚度与层压木实 际刚度一 致； S3、 构建粗网格分析模型： 在粗网格模拟模型中按照要求布置好支座粗网格模型， 形成 粗网格分析模型； S4、 疲劳分析： 疲劳分析包括十个分析工况， 分别为满载HSM、 满载FSM、 满载BSR、 满载 BSP、 满载OST、 压载HSM、 压载FSM、 压载BSR、 压载BSP和压载OST； 分别在十个分析工况下得到 对应的热点应力范围， 每 个分析工况 下的疲劳 分析都包括以下步骤： S41、 粗网格分析： S411、 根据分析工况， 输入对应的分析参数， 分析参数包括各装载条件时间占比、 航行 时间占比、 装载状态吃水、 初稳性高、 横摇惯 性半径； 工况中添加相应载荷条件， 载荷条件包 括加速度引起的压力、 水动压力、 以及船体梁变形产生的载荷； 疲劳载荷环境选择北大西洋 10‑2超越概率； S412、 加载工况， 选择分析类型 “Tension/Compression  Analysis ”， GeniE程序对粗网 格分析模 型进行， 会对粗网格模拟模型的三舱段进 行分析； 完成分析后得到粗网格结果 R文 件， 粗网格结果R文件中包括 粗网格分析模型中各 单元及节点的应力结果和变形 结果； S42、 细网格建模： 确定要进行疲劳强度分析的部位作为疲劳分析节点， 在粗网格分析 模型中取疲劳分析节点， 并在船长方向上前后各延伸一个强肋骨， 在船宽方向上延伸到临 近的主要纵向支撑构件， 进行细网格化， 得到细网格 分析模型， 并且疲劳节点处的细网格大 小为此处零件的板厚， 其中主 要纵向支撑构件为纵向分布的强力构件； S43、 细网格分析： S431、 选择 “LocalAnalysis ”分析， 程序会根据细网格分析模型的边界位置， 读取步骤 S412中的粗网格结果R文件中关于细网格分析模型的边界条件和载荷， 并加载到细网格分 析模型中； S432、 GeniE对细网格分析模型进行分析， 完成分析后得到细网格结果R文件， 细网格结 果R文件中包括细网格分析模型中各单元及节点进一步细化的应力结果和变形结果， 读取 其中的单 元表面主应力， 确定疲劳 分析节点中的热点应力范围Δσ； S5、 根据每个分析工况下的热点应力范围Δσ， 计算该分析工况下疲劳损伤的疲劳应力 范围ΔσFS。 2.根据权利要求1所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 所述步骤S1 中， 主要纵向构件包括外板、 内底、 内底边板、 以及纵向舱壁， 主要横向构件包括横舱壁、 双权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021263 A 2层底及舭部肋板、 甲板、 以及纵向舱 壁上的横向T型 材。 3.根据权利要求1所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 所述步骤 S432中还包括： 将细网格结果 R文件与组网格结果 R文件进行比较， 对细网格结果 R文件进行 验证。 4.根据权利要求1所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 所述步骤S5 中， 由以下公式确定计算疲劳损伤的疲劳应力范围ΔσFS： ΔσFS＝fmean·fthick·fmaterial· fw·fc·fe·Δσ， 其中fmean为平均应力调整系数， fthick为板厚调整系数； fmaterial为材料调整 系数； fw为焊缝处 理调整系数； fc为蚀余量调整系数， fe为环境调整系数。 5.根据权利要求1所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 还包括步骤 S6、 设计疲劳寿命， 疲劳寿命按腐蚀保护情况分成两个阶段， 在处于腐蚀保护阶段疲劳节 点 按处于空气中S ‑N曲线来计算， 其 余年限TC按处于腐蚀环境 来计算， 包括： S61、 计算不考虑腐蚀的每年疲劳损伤： 取每种分析工况的疲劳应力范围ΔσFS中的最大 值， 作为主导疲劳应力范围ΔσFSmax， 由以下公式计算该分析工况下的每年疲劳损伤： 其中 为每年应力循环次数， L为船长； NR 为超越概率为10‑2时应力循环次数； ξ为韦布尔形状参数； 为完全伽玛函数； K2为S‑ N曲线上常数； m为S ‑N曲线斜率， μ为考虑S‑N曲线斜率变化时的调整系数。 6.根据权利要求5所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 包括步骤 S62、 合成疲劳损伤计算： 将 十种分析工况分别编号为 1#～10#分析工况， 其对应的每年疲劳 损伤分别记 为DE(1)～DE(10)， 计算各个 分析工况下处于腐蚀环 境的疲劳损伤和不受腐蚀环境 下的疲劳损伤Dj＝DE(j)·(TDF+TC)， 其中， TC为处于腐蚀环境年限， TC25为设计 年限为25年时处于腐蚀环境年限， TD为25年， TDF为疲劳设计年限， DE(j)为j#分析工况下不考 虑腐蚀条件下的每年 疲劳损伤， 1≤j≤10 。 7.根据权利要求6所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 包括步骤 S63、 计算所有分析工况的累积疲劳损伤： 其中， f0为航行状态所占时间 因子； αj为每种装载状态占比； Dj为j#分析工况下的疲劳损伤； nLC＝10， 为规范给定所有分 析工况的数量。 8.根据权利要求7所述的A型独立液货舱疲劳强度分析方法， 其特征在于： 还包括步骤 S 6 4 、疲 劳 寿 命 计 算 ：当 当 当 其中 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021263 A 3