液化气船C型球罐货舱失效风险评估研究

【摘要】：随着液化气使用量的不断增加,液化气运输量也大幅度增加,相应的事故发生率也不断上升。液化气运输船在其靠港装卸货物和海上运输过程中存在着很多事故的隐患,其危险性主要是由于液化气本身的低温、易燃和易爆等特性所致。 火灾是船舶航行的多发事故,一旦液化气船的液货舱在火灾的影响下发生爆炸,后果会非常严重,分析和研究液化气船货舱在非正常热源下的失效机理,对于确保液化气船的安全运输有着直接的指导作用。 本文是液化气船风险评估的一个子系统,重点研究的是液化气船发生突发性非正常热源事故后货舱失效的风险评估。论文主要从以下几个方面进行探讨和研究:根据失效理论,研究和分析了液化气船货舱失效原因及机理,探索液货舱失效事故发生的形成过程及失效模式;运用有限元原理对液货舱在高温环境中液货舱壁应力进行分析,在应力计算中,为了研究机械应力和热应力分别对总应力的影响大小,文章对液货舱仅受内壁压力时的瞬态机械应力以及仅受温度载荷时的瞬态热应力进行了计算分析,并对叠加后液化气船货舱的当量总应力进行了分析比较,获得了舱壁的机械应力、热应力及当量总应力的变化规律;分析了营运中液化气船货舱的疲劳与腐蚀机理,并详细探讨了疲劳和腐蚀对液货舱强度的影响。最后,运用计算机技术开发了操作使用方便的液化气船货舱失效风险评估软件,加强了研究成果的实用性。初步提供了一个较系统的液化气船货舱失效风险评估方法,从而为事故应急决策提供了有力的辅助支持,以达到尽可能减少人员伤亡和财产损失,减轻对环境的污染。 【关键词】：压力式液化气船 货舱失效 应力分析 疲劳与腐蚀 风险评估
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U698.6
【目录】：

• 第1章 绪论11-17
• 1．1 我国液化气市场供需概况11-12
• 1．2 课题的来源和意义12-13
• 1．3 液化气船液货舱失效研究现状13-16
• 1．4 本文所做的研究工作16-17
• 第2章 液化气船货舱失效分析17-27
• 2．1 液化气船舶的船型和舱型17-19
• 2．1．1 液化气船的船型17
• 2．1．2 液货舱的分类及其结构说明17-19
• 2．2 失效理论19-22
• 2．2．1 失效与失效分析19-20
• 2．2．2 失效分析思路和方法20-22
• 2．3 液化气船液货舱失效模式22-23
• 2．4 高温环境导致液货舱失效机理23-27
• 2．4．1 高温环境导致液货舱失效原因分析23-24
• 2．4．2 失效机理分析24-27
• 第3章 高温环境中液货舱壁应力有限元分析27-60
• 3．1 有限元的基本原理及其应用27-32
• 3．1．1 概述27-28
• 3．1．2 有限元法原理28-29
• 3．1．3 有限元方法的工程应用29-30
• 3．1．4 有限单元法分析过程30-32
• 3．2 轴对称有限单元法32-50
• 3．2．1 轴对称问题的定义和特点32-33
• 3．2．2 三角形轴对称环单元分析33-37
• 3．2．3 总体刚度矩阵集成37-39
• 3．2．4 等效节点载荷形成39-41
• 3．2．5 有限元方程求解41-42
• 3．2．6 计算结果及输出42-46
• 3．2．7 轴对称有限元程序检验46-50
• 3．3 高温环境中液货舱壁应力有限元分析50-52
• 3．3．1 液货舱实际结构50
• 3．3．2 液货舱物理模型50-51
• 3．3．3 液货舱有限元模型51-52
• 3．4 高温环境液货舱壁应力计算及结果分析52-60
• 3．4．1 高温环境中货舱壁温度场和舱内压力52-54
• 3．4．2 液货舱壁热应力分析54-56
• 3．4．3 液货舱壁机械应力分析56-57
• 3．4．4 液货舱壁当量总应力分析57-60
• 第4章 疲劳与腐蚀对液货舱强度的影响分析60-84
• 4．1 材料的许用应力和安全系数60-62
• 4．1．1 材料的基本许用应力60-61
• 4．1．2 许用应力61
• 4．1．3 安全系数的确定61-62
• 4．2 液货舱材料机械性能分析62-66
• 4．2．1 液货舱所使用材料综述62-64
• 4．2．2 液货舱材料的机械性能64-66
• 4．3 影响液货舱强度的主要因素概述66-68
• 4．3．1 疲劳损伤66-67
• 4．3．2 腐蚀67
• 4．3．3 偶然因素67-68
• 4．4 疲劳对液货舱强度的影响68-75
• 4．4．1 疲劳对液货舱强度的影响分析68-70
• 4．4．2 液化气船营运中液货舱外环境变化导致的应力计算70-72
• 4．4．3 疲劳对液货舱强度的影响72-74
• 4．4．4 液货舱疲劳原因及预防措施74-75
• 4．5 腐蚀对液货舱极限强度的影响75-84
• 4．5．1 现有的腐蚀模型76-78
• 4．5．2 一种新的非线性腐蚀模型78-80
• 4．5．3 腐蚀液货舱剩余强度计算80-81
• 4．5．4 液货舱腐蚀原因及预防措施81-84
• 第5章 液化气船货舱失效风险评估84-90
• 5．1 风险评估84-87
• 5．1．1 风险概念84-85
• 5．1．2 货舱失效风险评估85-87
• 5．2 液化气船货舱失效风险评估系统87-90
• 5．2．1 系统结构87-88
• 5．2．2 程序的功能及操作过程介绍88-90
• 总结和展望90-91
• 参考文献91-94
• 附录一 液化气船及货舱失效事故历史统计94-101
• 攻读学位期间公开发表论文101-102
• 致谢102-103
• 研究生履历103

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