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研究生: 許義居
Syu, Yi-jyu
論文名稱: 含腐蝕與裂縫效應之單殼散裝貨輪的可靠度分析
Reliability Analysis of a Hull Bulk Carrier with Corrosion and Crack Effects
指導教授: 楊澤民
Yang, Joe-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 151
中文關鍵詞: 腐蝕可靠度船舶
外文關鍵詞: Reliability, ship, Corrosion
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  • 大型船體結構通常使用鋼材做為船殼主體,然而鋼材受不斷變化的
    波浪與嚴苛的環境下極易發生疲勞與腐蝕現象。本文旨在探討船舶因疲勞所產生的結構破壞與合併腐蝕與疲勞裂縫兩效應下之船舶結構可靠度分析。文中將疲勞裂縫之可靠度分析分為兩個破壞模式來討論,首先考慮已具有初始裂縫之疲勞裂縫成長的可靠度,其次為在初始裂縫未發生前之疲勞可靠度。同樣地腐蝕過程亦可分為二個層面來看,第一個過程為塗裝保護仍為有效過程,第二個階段為塗層開始失效並開始發生腐蝕的過程。由於發生初始裂縫的時間與塗層失效的時間可視為隨機變數,故船舶結構之可靠度就必須考慮裂縫初始時與塗層失效之機率下的條件可靠度。最後依據上述兩效應的合併條件,來求得船體結構的可靠度或失效機率。

    Generally, the structures of large ships are made of steel. The corrosion and fatigue of the steel may occur due to fluctuating waves and harsh environment. The purpose of this study is to assess the reliability of a ship under extreme loading condition and severe environment. The process of corrosion may be separated into two stages. The first phase is the time period in which the corrosion protection is effective, and corrosion does not occur. The second one starts when the effectiveness of the coating is lost, and general corrosion is developing. Fatigue and corrosion are inevitable in sea-going ships and offshore structures. In order to obtain the accurate reliability of a ship’s hull, one should take account of the combined effects of fatigue and corrosion. Both coating life and the time it takes to have a crack initiation are considered as random variables in this study. In the fatigue analysis of a ship’s hull, two stages are also investigated. First off, the reliability is evaluated before the crack initiation. Afterwards, the reliability after crack initiation is also calculated. Finally, based on the combined effects of fatigue and corrosion, the reliability or the probability of failure of a bulk carrier is studied.

    摘要………………………………………………………………… Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………… Ⅱ 誌謝………………………………………………………………… Ⅲ 目錄………………………………………………………………… Ⅳ 表目錄……………………………………………………………… Ⅷ 圖目錄……………………………………………………………… Ⅹ 符號表……………………………………………………………… XV 第一章 緒論……………………………………………………… 1 1.1 前言………………………………………………………… 1 1.2 文獻回顧…………………………………………………… 2 1.3 本文架構…………………………………………………… 5 第二章 船體結構強度之研究………………………………… 7 2.1 前言………………………………………………………… 7 2.2 波浪負荷…………………………………………………… 8 2.2.1 波浪彎矩……………………………………………… 8 2.2.2 静水彎矩……………………………………………… 9 2.3 船體之極限強度…………………………………………… 10 2.3.1 剖面模數……………………………………………… 12 2.4 整體破壞模式…………………………………………… 14 2.5 挫曲破壞模式……………………………………………… 15 2.5.1 格板之挫曲破壞……………………………………… 16 2.5.2 加強材之彎曲挫曲破壞……………………………… 20 2.5.3 加強材之彎扭挫曲…………………………………… 21 2.5.4 全格架之挫曲破壞…………………………………… 22 第三章 可靠度理論與應用……………………………………… 26 3.1 前言………………………………………………………… 26 3.2 不確定因子的量化………………………………………… 26 3.2.1 不確定因子………………………………………………… 26 3.2.2 不確定因子的類型…………………………………… 27 3.3 基本隨機變量之轉換……………………………………… 28 3.3.1 常態分佈……………………………………………… 29 3.3.2 對數常態分佈………………………………………… 30 3.3.3 等效常態分佈………………………………………… 31 3.4 結構可靠度………………………………………………… 33 3.5 安全餘裕與極限狀態函數………………………………… 36 3.6 一階可靠度指標…………………………………………… 38 3.7 二階可靠度理論(SORM)………………………………… 43 3.7.1 回顧二階可靠度方法(SORM)……………………… 43 3.7.2 二階可靠度的簡單近似法…………………………… 45 3.7.3 經驗二階可靠度指標………………………………… 47 3.8 一階可靠度計算流程……………………………………… 51 3.9 經驗二階可靠度計算流程………………………………… 51 第四章 船舶腐蝕模型…………………………………………… 55 4.1 前言………………………………………………………… 55 4.2 各式船舶腐蝕模型………………………………………… 56 4.2.1 Southwel與Melchers腐蝕模型……………………… 56 4.2.2 Guedes Soares與Garbatov腐蝕模型………………… 58 4.3 本論文所採用之船舶腐蝕模型…………………………… 60 第五章 船舶疲勞裂縫模型……………………………………… 66 5.1 前言………………………………………………………… 66 5.2 疲勞載荷的分析與計算………………………………… 66 5.3 應力範圍的長期分布模型………………………………… 67 5.4 應力參數與等效應力範圍………………………………… 69 5.5 疲勞裂縫成長計算………………………………………… 71 5.6 應力強度因子範圍………………………………………… 73 5.7 裂縫成長計算……………………………………………… 74 第六章 實例計算之結果與探討……………………………………75 6.1 前言………………………………………………………… 75 6.2 175700噸之雙殼散裝貨輪實船計算-未腐蝕、裂縫情況 75 6.3 175700噸之雙殼散裝貨輪實船計算-受腐蝕情況……… 82 6.4 175700噸之雙殼散裝貨輪實船計算-受腐蝕與裂縫情況 98 6.5 175700噸之雙殼散裝貨輪實船計算-結果分析………… 121 第七章 結論……………………………………………………… 123 參考文獻…………………………………………………………… 125 附錄A 175700噸散裝貨輪之靜水彎矩………………… 129 附錄B 175700噸雙殼散裝貨輪海況表使用步驟…………………131 附錄C 波浪彎矩與極限波浪彎矩………… 137 附錄D 175700噸散裝貨輪之各種破壞類型極限強度………………139

    【1】 Breitung, K., “Asymptotic Approximation for Multi- Normal Integer,” J.Engrg.Mech., ASCE

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    校外:2108-02-18公開
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