汪家政, 陈泽滔, 聂钰明, 李同兰, 温小飞, 郁惠民

(1.舟山长宏国际船舶修造有限公司, 浙江 舟山 316052;2.浙江海洋大学 船舶与海运学院, 浙江 舟山 316022;3.舟山市卓林船舶设计有限公司, 浙江 舟山 316000)

0 引 言

液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)作为绿色能源,具有高效、环保等优点,应用前景广阔,但存在很大的安全隐患,如易泄漏、易燃和易爆等。在船舶航行过程中,船体会受到波浪的冲击和LNG液体晃荡引起的惯性载荷的作用,这会使船上的LNG燃料罐承受交变应力[1],从而导致其构件疲劳断裂。若LNG燃料罐因疲劳损伤而断裂,进而引发LNG泄漏,会导致船舶发生火灾、爆炸和失控等事故,危及船员的生命和财产安全,故必须对LNG处理设施中与火灾和爆炸有关的危害进行研究[2]。

自20世纪90年代至今,全球各主要船级社一直在努力完善船体结构疲劳强度计算方法[3-4],中国船级社(China Classification Society,CCS)也发布了与船体结构疲劳强度有关的规范和指南[5-8],国际海事组织为此专门颁布了《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》和《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》[9-10]。船用LNG燃料罐的可靠性和安全性问题持续受到国内外学者的关注,有学者采用谱分析方法[12-14]和设计波法[15]对LNG运输船进行疲劳评估,也有学者对载荷和边界条件加载精准度[16]进行研究,但这些方法的有效性尚未完全得到验证。因此,为验证LNG燃料罐疲劳量化分析方法的可行性,本文采用有限元分析方法,结合《船舶应用天然气燃料规范(2021)》[11]相关要求,以ANSYS(19.0)结构计算数据为基础,利用疲劳曲线(即S-N曲线,其中:S为交变应力值;N为应力循环次数)、载荷谱和工况组合等对LNG燃料罐的疲劳损伤情况进行量化分析。……