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第一部分 结构设计原理3

第1章 概述3

1.1 结构设计准则3

1.2 强度和疲劳分析5

1.3 结构可靠性应用8

1.4 风险评估10

1.5 本书的布局11

1.6 怎样使用本书12

参考文献13

第2章 船舶设计中波浪载荷和分类14

2.1 概述14

2.2 波浪和波浪统计14

2.3 随机波浪中的船舶响应19

2.4 船舶设计规范24

参考文献26

第3章 海洋结构物载荷和动态响应28

3.1 概述28

3.2 环境影响28

3.3 环境载荷和漂浮动力学分析33

3.4 结构响应分析35

3.5 极限分析39

3.6 小结47

3.7 附录A：弹性梁的振动48

参考文献49

第4章 根据规范确定船体尺寸51

4.1 概述51

4.2 船舶稳定和强度的基本概念51

4.3 纵向强度的初始船材尺寸标准55

4.4 横向强度的初始船材尺寸标准57

4.5 局部强度的初始船材尺寸标准58

参考文献63

第5章 船体设计分析64

5.1 概述64

5.2 载荷设计64

5.3 有限元法强度分析65

参考文献70

第6章 海洋结构分析71

6.1 引言71

6.2 项目规划73

6.3 有限元分析的使用76

6.4 设计载荷与载荷校验81

6.5 结构模型82

参考文献91

第7章 海洋结构极限状态设计92

7.1 引言92

7.2 极限状态设计92

7.3 疲劳极限状态设计98

参考文献101

第二部分 极限强度105

第8章 柱和梁-柱的屈曲／失稳105

8.1 圆柱的屈曲和极限强度105

8.2 梁-柱的屈曲和极限强度108

8.3 梁-柱的塑性设计111

8.4 实例113

参考文献115

第9章 圆管的屈曲和局部屈曲116

9.1 引言116

9.2 实验117

9.3 理论分析126

9.4 计算结果139

9.5 结论145

9.6 例子146

参考文献146

第10章 板和加筋板的极限强度148

10.1 引言148

10.2 复合载荷153

10.3 板的屈曲强度154

10.4 非加筋板的极限强度155

10.5 加筋板的极限强度156

10.6 加筋板的总屈曲（包括所有板格屈曲）157

参考文献157

第11章 圆柱壳的极限强度158

11.1 引言158

11.2 非加强圆柱壳的弹性屈曲159

11.3 环向加强壳的屈曲162

11.4 纵向和环向加强下壳的屈曲164

参考文献166

第12章 非线性有限元分析理论167

12.1 概述167

12.2 大位移下的弹性梁柱单元168

12.3 塑性节点法169

12.4 转换矩阵173

12.5 附录A：基于应力的塑性本构方程174

12.6 附录B：变形矩阵181

参考文献182

第13章 船体极限强度分析184

13.1 引言184

13.2 基于塑性节点法的船体结构分析185

13.3 船体梁极限强度的分析方程191

13.4 用改进的史密斯方法考虑疲劳腐蚀影响193

13.5 船体梁强度方程和史密斯方法的比较196

13.6 使用塑性节点法实例198

13.7 结论204

参考文献205

第14章 撞击载荷下的海洋结构物208

14.1 概述208

14.2 有限元公式208

14.3 碰撞结构211

14.4 举例212

14.5 结论222

参考文献222

第15章 地震载荷作用下的海洋结构224

15.1 概述224

15.2 按照API RP2A进行的地震设计224

15.3 方程和运动225

15.4 举例227

15.5 结论231

参考文献232

第三部分 疲劳断裂235

第16章 疲劳和断裂机理235

16.1 引言235

16.2 疲劳概述235

16.3 应力疲劳236

16.4 变幅值负荷的累计损伤238

16.5 应变疲劳238

16.6 疲劳分析中的断裂力学240

16.7 例子241

参考文献242

第17章 疲劳性能244

17.1 S-N曲线244

17.2 应力范围估计250

17.3 应力集中系数252

17.4 例子255

参考文献256

第18章 疲劳载荷和应力258

18.1 引言258

18.2 远洋船舶的疲劳载荷258

18.3 疲劳应力260

18.4 由散点图确定的疲劳载荷263

18.5 疲劳载荷组合264

18.6 例子266

18.7 小结268

参考文献269

第19章 简化疲劳评估271

19.1 引言271

19.2 确定性疲劳分析271

19.3 简化疲劳评估272

19.4 双线性S-N曲线简化疲劳273

19.5 许用应力范围274

19.6 切口周围连接处的设计标准274

19.7 例子276

参考文献277

第20章 疲劳谱分析和设计278

20.1 引言278

20.2 疲劳谱分析279

20.3 疲劳的时域估算方法281

20.4 结构分析282

20.5 疲劳分析和设计284

20.6 船级社的审图290

参考文献290

第21章 断裂力学的应用292

21.1 引言292

21.2 水准1：CTOD设计曲线293

21.3 水准2：CEGB R6图294

21.4 水准3：失效估算图（FAD）295

21.5 基于断裂力学的疲劳评估296

21.6 使用断裂力学和S-N曲线方法进行疲劳评估的对比297

21.7 断裂力学在航天、发电领域的应用297

21.8 例子298

参考文献298

第22章 材料选择和标准300

22.1 引言300

22.2 材料选择和断裂预防300

22.3 焊接的改进和修补302

22.4 损伤容限标准304

22.5 无损检测305

参考文献306

第四部分 结构可靠性309

第23章 结构可靠性理论基础309

23.1 引言309

23.2 不确定性和不确定性模型309

23.3 基本概念310

23.4 构件可靠性315

23.5 可靠性分析315

23.6 统计组合315

23.7 时变可靠性317

23.8 可靠性更新318

23.9 目标概率319

23.10 可靠性计算的软件320

23.11 举例320

参考文献322

第24章 随机变量和不确定性分析324

24.1 引言324

24.2 随机变量324

24.3 不确定性分析326

24.4 分布函数的选择327

24.5 船舶结构设计中的不确定性328

参考文献330

第25章 船舶结构可靠性331

25.1 引言331

25.2 船体梁可靠性的闭合法331

25.3 载荷效应和载荷组合333

25.4 船舶结构可靠性分析的步骤334

25.5 FPSO船体梁时变可靠性的分析336

参考文献342

第26章 基于可靠性的设计和规范校核345

26.1 概述345

26.2 一般的设计原则345

26.3 可靠性设计348

26.4 基于可靠性的规范校核349

26.5 管状结构的数字模型351

26.6 FPSO的船体梁崩塌的数值算例355

参考文献358

第27章 疲劳可靠性360

27.1 引言360

27.2 疲劳应力模型的不确定性360

27.3 疲劳可靠性模型362

27.4 S-N方法校核断裂力学模型365

27.5 疲劳可靠性应用——疲劳安全检查366

27.6 数值算例367

参考文献372

第28章 基于概率和风险的检测规划373

28.1 引言373

28.2 风险检测规划概念373

28.3 概率的检测规划可靠性更新理论375

28.4 风险检测的案例376

28.5 风险最优化检测379

参考文献383

第五部分 结构风险评估387

第29章 风险评估方法387

29.1 引言387

29.2 风险估计391

29.3 风险承受标准392

29.4 用风险评估确定性能标准395

参考文献396

第30章 海洋结构的风险评估397

30.1 概述397

30.2 碰撞风险397

30.3 爆炸风险400

30.4 火灾风险404

30.5 坠落物406

30.6 案例研究——浮式生产系统的风险分析409

30.7 环境影响评估414

参考文献415

第31章 船舶工业标准安全评估（FSA）417

31.1 引言417

31.2 标准安全评定的综述417

31.3 标准安全评定的功能模块419

31.4 标准安全评定的人员和组织因素424

31.5 船舶燃油系统的实例425

31.6 海运中的FSA的使用问题425

参考文献426

第32章 油田开发的经济风险评估427

32.1 引言427

32.2 决策标准和极限状态函数429

32.3 经济风险模拟430

32.4 结果评估432

32.5 附录A 净现值和内部收益率433

参考文献434

第33章 人员可靠性评估435

33.1 引言435

33.2 人为失误鉴定435

33.3 人为失误分析437

33.4 人为失误降低438

33.5 用于海洋系统设计的工效学438

33.6 质量保证和质量控制（QA/QC）439

33.7 海洋结构的人为因素和组织因素439

参考文献441

第34章 基于风险评估的维护443

34.1 引言443

34.2 初步风险分析（PRA）445

34.3 RCM过程447

参考文献453