小水线面双体船表现出来优良的适航性能,很大程度的减弱了晕船效果,所以近海游客的观光旅游大多采用小水线面双体船。同样,小水线面双体船也逐渐应用于水声监测等科考方面,并逐渐应用于水面作战舰艇。美国和俄罗斯竞相开发的SWATH型载机快艇,护卫舰和巡逻舰以及各种具有极佳隐身性能的多功能水面舰艇[4]。英国和德国着重于SWATH猎扫雷舰的论证与研究。SWATH船的技术发展趋势主要有:从船型结构来看小水线面双体船的船型在不断的创新演变、拓展优化,从双体船型演化成单体船型和多体船型,并且采用小水线面支柱式连接。从用途和功能上来看小水线面双体船的航行性能非常适合于海洋科考和近海旅游。81956
结构可靠性设计也叫作概率设计,因为在可靠性计算的时候将结构的实际载荷和结构的承载能力看成随机变量。自二十世纪七十年代以来,各造船强国都纷纷投身于将概率分析用于船舶的结构设计当中,特别是一次二阶矩方法,并且通过与实践相结合的方法不断地改进一次二阶矩法,提高可靠性计算的准确度。使用一次二阶矩法计算只要已知功能函数的均值和方差便可以进行可靠性分析计算。在可靠性方面有深入研究的学者有C。A。Cornell,D。D。Stevenson,N。C。Lind和洪华生等人[5]。到二十世纪八十年代,Moses[6-7]以及Murotsu[8]等人也着手开展可靠性问题的研究工作。然而,一次二阶矩阵法也存在一些缺陷,比如对于同一个题目,由于建立的功能函数不一样,所得到的可靠性指标值可能会不同,甚至可能差别很大。Hasfer和Lind提出了验算点法,虽然该方法对一次二阶矩进行了一定程度的改进,但是当结构基本变量不服从正太分布的时候,该方法无法实现可靠性计算,基于此局限性;Rackwitz和Fiessle提出了一种更为实用的计算方法,即等效正太法。等效正太法的基本思想是先将功能函数中的非正态变量在假设的设计验算点处等效正态化处理,然后再按验算点法求解。其根本目的是通过计算结构的可靠度来判断结构的安全可靠性。
小水线面双体船纷纷应用开发于舰船中,随之而来的就是船舶的安全可靠问题二十世纪下半叶,一些研究学者提出采用可靠性理论对舰船进行分析,后来基于ANSYS软件中强大的可靠性功能模块,这也为可靠性计算提供了极大的便利,之后船舶业内也逐步采用这一理论。国外研究学者在船舶可靠性方面做出的贡献有:1969年,Nordenstrom采用全概率法对船体的失效概率进行了分析;Mansour系统的分析了弯矩作用于船体梁时的强度可靠性问题;Faulkner对局部板格的纵弯曲强度进行了可靠性分析;Yang在进行船舶总纵强度的可靠性分析过程中引入了模糊理论,使得可靠性计算趋于便捷;Sun在可靠性分析时考虑了船舶的疲劳和腐蚀两大因素,并且在极限强度可靠性分析过程中引入了响应面法[9];论文网
国内也有一部分研究学者在船舶的可靠性研究方面有一定深入的探索与研究有浙江大学教授金伟良主要研究了结构系统可靠性以及可靠性数值模拟两个重要部分。在船舶结构可靠度计算方面,金教授改进了一次二阶矩法和非高斯分布变量结构可靠度概率积分法,进而提出了V空间抽样方法和结构系统可靠度分析法[10];桑国光在理论对船舶可靠性进行了初步研究。主要体现在船舶结构的失效模式以及船体的抗弯能力两个方面[11-13];陈伯真和胡毓仁采用简单的板材和梁单元结构模型深入的探究了船体梁结构的疲劳问题,分析其在疲劳下的可靠性问题[14]。
随着结构可靠性理论逐渐趋于成熟以及小水线面双体船的发展在工程上的广泛应用,小水线面双体船结构可靠性问题越来越受到人们的重视。当前,许多国内外船舶行业已经采用结构可靠性分析方法对普通船型进行结构受力分析及验证其可靠性能。然而鲜有采用以高性能船型进行结构可靠性研究,本文将以小水线面双体船为研究对象进行分析船体结构的可靠性。