[发明专利]一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法

权利要求书

1.一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立动力管道的ANSYS应力分析模型，分别计算在各载荷形式的单位载荷下，监测点产生的应力值，并完成对所有监测点的计算，生成管道在单位载荷情况下，所有监测点的应力对照表，所述载荷形式包括压力、温度、摇摆和振荡；

在船舶不同用途的动力管道上均设置一压力传感器和温度传感器，并在船舶的船体上设置加速度传感器；

通过压力传感器、温度传感器和加速度传感器获取船舶航行过程中，管道受到的低周循环载荷和高周循环载荷的时间历程曲线，所述低周循环载荷包括压力和温度，所述高周循环载荷包括摇摆和振荡；

根据应力对照表和低周循环载荷的时间历程曲线，计算并绘制监测点的低周应力循环的累积频数表；

根据高周循环载荷的时间历程曲线和管道中心距船舶中心位置的距离，计算管道的等效重力载荷因子；

根据应力对照表和管道的等效重力载荷因子，计算监测点的高周应力循环的累积频数表；

合并监测点的低周应力循环的累积频数表和高周应力循环的累积频数表，得到完整的应力循环的累积频数表，以完成对船舶管道的监测点进行疲劳分析与校核；

分别计算在各载荷形式的单位载荷下，监测点产生的应力值时，具体包括以下步骤：

计算管道温度相对初始状态升高1℃时，监测点产生的等效应力值σ_0t；

计算管道内压相对初始状态升高0.1MPa时，监测点产生的等效应力值σ_0y；

计算管道横向方向受到1g加速度时，监测点产生的等效应力值σ_0r；

计算管道垂向方向受到1g加速度时，监测点产生的等效应力值σ_0e；

计算管道纵向方向受到1g加速度时，监测点产生的等效应力值σ_0p，其中，g为重力加速度；

计算并绘制监测点的低周应力循环的累积频数表时，具体包括以下步骤：

根据应力对照表，得到监测点实时温度的σ_0t和实时压力的σ_0y数据；

计算监测点在低周循环载荷下的实时载荷应力值：

σ(t)＝P(t)×σ_0y+T(t)×σ_0t

其中，P(t)为实时压力，T(t)为实时温度；

根据实时载荷应力值绘制低周应力循环历程曲线；

通过雨流计数法对低周应力循环历程曲线进行处理，得到监测点的低周应力循环累积频数表。

2.如权利要求1所述的一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，其特征在于，计算管道的等效重力载荷因子时，具体包括以下步骤：

根据摇摆和振荡载荷的时间历程曲线，计算船舶的最大纵摇角平均值θ，最大横摇角平均值纵摇周期平均值T_p，横摇周期平均值T_r，垂荡加速度幅值平均值h_e，以及纵荡加速度幅值平均值S_u；

计算管道中心距船舶中心位置的距离；

根据以上数据，计算管道的等效重力载荷因子。

3.如权利要求2所述的一种船舶动力管道疲劳应力的监测方法，其特征于：管道中心距船舶中心位置的距离包括管道中心距船舶中心位置的纵向距离X、横向距离Y和垂向距离Z；

计算管道的等效重力载荷因子时，具有包括以下步骤：

分别计算管道在横向、垂向和纵向方向的等效重力载荷因子，纵向的等效重力载荷因子满足以下公式：

横向的等效重力载荷因子满足以下公式：

垂向的等效重力载荷因子满足以下公式：