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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