CH3-1-20140307概率水平法课件

第三章计算载荷的确定、概述、载荷响应计算、确定载荷的概率水平法3.1概述

1）设计载荷的重要性

2）载荷的内容

a、静水载荷：静水弯矩、剪力、静水压力

b、波浪载荷：波浪弯矩：垂向、水平；波浪剪力：水平、垂向、扭矩；动水压力。c、货载

d、惯性载荷:货物、自重(运动加速度引起）

e、特殊载荷：砰击、冲击、冰压等。要求：完备的计算载荷，规范上规定的载荷项目都应有体现，给出计算方法或解决方案。3.2载荷的响应计算3.2.1静水载荷

由船的基本数据（型线、装载工况、重量分布）按常规方法（静力平衡）计算。有关内容见《船体强度》教材。计算手段：列表计算计算机程序（提高效率）

3.2.2波浪载荷

由理论方法（软件）计算，或由模型试验得到。1.方法具体见《波浪载荷》或《船体概率强度》课程等教材或文献。

切片法（二维方法） 三维方法理论

线性方法非线性方法

水池模型实验测试试验大尺度模型实际海浪测试实船测试刚体水弹性方法

2.规则波中的载荷响应

1)线性理论、频域内求解：波浪频率

（遭遇频率）

各载荷分量：幅值a

相位（相对于波浪）垂向弯矩垂向剪力扭矩水平弯矩水平剪力压力（六自由度）运动各载荷分量

纵摇运动曲线(迎浪)垂向弯矩My曲线（迎浪）垂向弯矩My曲线（艏斜浪30o）时历表达式：

垂向弯矩其它载荷分量的时历，情况类似。2)非线性理论，时域或时历解特点：非简谐并有高频成份

3.不规则波中的载荷

1)按线性理论：谱分析法（应用叠加原理）

2)非线性理论：时域模拟

谱分析法简述：（可参考《船舶概率强度》）理论基础：“随机过程理论”中的“线性系统变换”，参考《随机过程》中“平稳正态随机过程”。波浪响应R(t)(运动，弯矩，剪力等）输入：海浪波面坐标是平稳正态随机过程。线性系统的输出

也是平稳正态随机过程。

各频率子波的能量大小的分布输入谱和输出谱之间的关系：

：传递函数或频率响应函数

：响应幅值算子（RAO）

含义：

（可理解为对应单位波幅规则波的响应）海浪谱计算手段（过程）：利用相关的计算软件（程序）:

切片法、三维方法或其他，或通过试验测试。对各频率波浪得到各载荷分量的响应。

响应谱的统计特性:3.3确定计算载荷的概率水平法3.3.1载荷的短期分布

1.海况和海浪谱

海浪不规则波：有义波高或特征周期（，平均跨零周期）常用ISSC推荐的双参数谱如果有航速V，则要用遭遇频率航向角V航速能量不变或能量相等则短期：一定航行时间：半小时到几个小时。

由随机过程理论：响应幅是随机变量服从瑞利分布：可用于各载荷分量，其中为响应谱的零阶矩。不规则波中，载荷响应R（t）是平稳正态随机过程。3.3.2长期分布在整个寿命内会遭遇到不同的海况，航速和航向角，波浪载荷的长期分布是各个短期分布的加权组合。分别是：海况

、航向角航速V，装载D出现的概率。

总载荷循环次数（对应25年的寿命期:CSR，以前为20年）超越概率

含义：在全部NL次载荷循环中(每个循环对应一个幅值)，或NL个载荷幅值中，大于RL的载荷幅值仅可能出现一次。

类比X年一遇水位的说法，可以说NL次循环一遇（NL代表时间）。一般将RL作为设计计算载荷，通过这个过程确定的设计载荷叫概率水平法。

在规范中的应用：对一批船进行计算分析，然后对结果进行回归，得到回归公式，如垂向弯矩设计值。3.3.3海况资料的讨论--海况出现的概率1.北大西洋海况分布表（IACSNo.34)、全球海况分布表按GBS要求，CSR规范采用北大西洋海况分布表。

TZ

HS............1.52.5......2.我国沿海，西北太平洋海况（分区域）特别:台湾海峡海况（海浪谱）

中国沿海S3区块海浪长期分布资料3.5456789total7.50000001016.00000132065.000017830194.00007191230413.250528351641892.50119584516301421.85450885014302091.2595972338101830.85156461245101700.50195642143101340.1012100004total111162913021797221998○无限航区船北大西洋海况○固定航线船不同观点1）按航线取海况