Analiza pouzdanosti u konceptualnom projektiranju konstrukcije broda

Teorija pouzdanosti konstrukcija racionalno razmatra neizvjesnosti koje se javljaju prilikom strukturne analize i projektiranja konstrukcija, za razliku od tradicionalnih metoda koje pretpostavljaju da su svi parametri koji utječu na čvrstoću i opterećenje konstrukcije determinističke veličine. Određivanje vjerojatnosti oštećenja jedno je od ključnih područja interesa teorije pouzdanosti. U uvodnim razmatranjima ovog rada, dan je pregled dosadašnjih istraživanja i kratak opis trenutno korištenih metoda za analizu pouzdanosti. Različite metode omogućavaju različitu točnost procjene vjerojatnosti oštećenja, ali zahtijevaju i različito računalno vrijeme. U ovome radu predložena je metoda analize pouzdanosti koja, u odnosu na trenutačno korištene metode, zahtijeva značajno manje računalno vrijeme uza zadovoljavajuću točnost. Metoda se temelji na određivanju funkcije gustoće vjerojatnosti funkcije performanse jer se tada vjerojatnost oštećenja može odrediti njenim integriranjem u području od minus beskonačno do nula. Određivanje navedene funkcije gustoće vjerojatnosti se odvija u dva glavna koraka. U prvom se određuju njeni statistički momenti primjenom (u ovom radu modificirane) metode smanjenja dimenzionalnosti. Drugim korakom se iznalazi odgovarajući oblik funkcije gustoće vjerojatnosti koji zadovoljava statističke momente izračunate u prvom koraku. Pri tom se pretpostavlja da se funkcija gustoće vjerojatnosti može prikazati kao normalizirani umnožak dviju normalnih kumulativnih funkcija razdiobe. U ovom radu su izvedeni i analitički izrazi za određivanje proizvoljnih statističkih momenata tako pretpostavljene funkcije gustoće vjerojatnosti. Koristeći te izraze definira se nelinearni sustav jednadžbi iz kojeg se određuju četiri nepoznata parametra pretpostavljene funkcije gustoće vjerojatnosti. Također su dani i izrazi za određivanje osjetljivosti (senzitivnosti) vjerojatnosti oštećenja, izrazi za određivanje projektne točke te (za slučaj sistemske pouzdanosti) izrazi za određivanje korelacije između oblika oštećenja. Predložena metoda za analizu pouzdanosti je implementirana u računalni program FASTREL te je verificirana i validirana na nizu primjera preuzetih iz relevantne literature. Također su prikazani i primjeri primjene predložene metode

Mogućnosti povećanja smične nosivosti ploča u analizi i sintezi brodskih konstrukcija

Izraženo smično opterećenje značajnog intenziteta može izazvati pojavu smičnog izvijanja, a u konačnici izazvati i smični kolaps smično opterećenih elemenata konstrukcije trupa broda, ukoliko narinuto opterećenje nadmaši njihovu smičnu graničnu nosivost. Stoga, razmatranje smične nosivosti ukrepljenih ploča može predstavljati relevantan aspekt i važan kriterij strukturne podobnosti u okviru analize i sinteze kostrukcije broda. S obzirom da se postojeće formulacije smične granične nosivosti zasnivaju na korekciji kritičnog smičnog naprezanja pri elastičnom smičnom izvijanju, u okviru ovoga rada se razmatraju različiti mogući načini odgađanja pojave elastičnog smičnog izvijanja te se identificira najefektivniji prisup s tim u vezi. Na temelju relevantnih teorijskih aspekata i rezultata provedenih analiza razmatranog problema metodom konačnih elemenata, predložena je formulacija za određivanje kritičnog smičnog naprezanja prikladno ukrepljenih ploča

Hull girder progressive collapse analysis using iacs prescribed and nlfem derived load - end shortening curves

This paper considers the hull girder ultimate strength of a bulk carrier at its midship section, as determined by an incremental-iterative progressive collapse analysis method prescribed by the International Association of Classification Societies Common Structural Rules for Bulk Carriers. In addition to the originally prescribed load – end shortening curves, curves determined by the nonlinear finite element method analysis (considering the influence of the idealized initial geometrical imperfections) are also considered. Results obtained by both sets of curves are compared and discussed on both local (structural components load – end shortening curve) and global (hull girder ulti-mate bending capacity and collapse sequence) level, for both sagging and hogging cases

RESIDUAL HULL GIRDER ULTIMATE STRENGTH OF DOUBLE HULL OIL TANKERS

Within the scope of the presented work a hull girder ultimate strength analyses of the double hull oil tanker structures damaged by the collision or grounding is performed. An incremental-iterative progressive collapse analysis method prescribed by the forthcoming IACS Harmonized Common Structural Rules (H-CSR) is used for determination of the ultimate vertical bending moment and collapse sequence of the considered structures. Three characteristic variants of the oil tanker main frame cross sections of a different geometry and size (Aframax, Suezmax and VLCC) are considered. The position of a ship’s side and/or bottom damage is defined in accordance with the IACS H-CSR. Proposed analytical formulations of the relationship between reduction of the hull girder ultimate vertical bending moment (with respect to the undamaged state) and damage size are based on the results of a systematic variation of a ship’s side or bottom damage size. Finally, comparison of the collapse sequences determined for the undamaged and damaged state in upright position (defined by IACS H-CSR) of the considered structure of the Aframax ship example is performed

Strukturna analiza broda za prijevoz žive stoke

Svrha rada je prikazati najvažnije rezultate strukturne analize broda za prijevoz žive stoke projektiranog u brodogradilištu ULJANIK (Gradnja 486-487). Prikazani su glavni aspekti koje je potrebno razmotriti prilikom racionalnog projektiranja konstrukcije ovakvih tipova broda. Struktura broda odlikuje se velikim otvorima u boku iznad najgornje palube trupa, te nepostojanjem poprečnih pregrada u strukturi nadgrađa (između paluba 6 i 10). Cijevni ventilacijski kanali su integralni, nosivi dio strukture. To zahtjeva pažljivo razmatranje dva globalna strukturna problema: (1) problem uzdužne čvrstoće uz sudjelovanje paluba nadgrađa; (2) problem poprečne čvrstoće i nosivost poprečnih elemenata. Proračun čvrstoće je proveden je prema Pravilima klasifikacijskog društva RINA koristeći postupak modeliranja cijelog broda 'grubom' MKE mrežom. Sudjelovanje paluba nadgrađa u uzdužnoj čvrstoći izraženo je preko stupnja efikasnosti nadgrađa, te su analizirani dijagrami distribucije primarnih naprezanja po visini trupa za nekoliko karakterističnih presjeka, za početni model i predloženu varijantu. Identificirane su kritične točke u kojima se pojavljuju koncentracije naprezanja za koje je potrebno provesti proračun 'finom' MKE mrežom u dogovoru s klasifikacijskim društvom. Racionalnim dimenzioniranjem ostvarene su značajne uštede u težini nadgrađa i gornje palube trupa

Reliability analysis in ship structural concept design

Teorija pouzdanosti konstrukcija racionalno razmatra neizvjesnosti koje se javljaju prilikom strukturne analize i projektiranja konstrukcija, za razliku od tradicionalnih metoda koje pretpostavljaju da su svi parametri koji utječu na čvrstoću i opterećenje konstrukcije determinističke veličine. Određivanje vjerojatnosti oštećenja jedno je od ključnih područja interesa teorije pouzdanosti. U uvodnim razmatranjima ovog rada, dan je pregled dosadašnjih istraživanja i kratak opis trenutno korištenih metoda za analizu pouzdanosti. Različite metode omogućavaju različitu točnost procjene vjerojatnosti oštećenja, ali zahtijevaju i različito računalno vrijeme. U ovome radu predložena je metoda analize pouzdanosti koja, u odnosu na trenutačno korištene metode, zahtijeva značajno manje računalno vrijeme uza zadovoljavajuću točnost. Metoda se temelji na određivanju funkcije gustoće vjerojatnosti funkcije performanse jer se tada vjerojatnost oštećenja može odrediti njenim integriranjem u području od minus beskonačno do nula. Određivanje navedene funkcije gustoće vjerojatnosti se odvija u dva glavna koraka. U prvom se određuju njeni statistički momenti primjenom (u ovom radu modificirane) metode smanjenja dimenzionalnosti. Drugim korakom se iznalazi odgovarajući oblik funkcije gustoće vjerojatnosti koji zadovoljava statističke momente izračunate u prvom koraku. Pri tom se pretpostavlja da se funkcija gustoće vjerojatnosti može prikazati kao normalizirani umnožak dviju normalnih kumulativnih funkcija razdiobe. U ovom radu su izvedeni i analitički izrazi za određivanje proizvoljnih statističkih momenata tako pretpostavljene funkcije gustoće vjerojatnosti. Koristeći te izraze definira se nelinearni sustav jednadžbi iz kojeg se određuju četiri nepoznata parametra pretpostavljene funkcije gustoće vjerojatnosti. Također su dani i izrazi za određivanje osjetljivosti (senzitivnosti) vjerojatnosti oštećenja, izrazi za određivanje projektne točke te (za slučaj sistemske pouzdanosti) izrazi za određivanje korelacije između oblika oštećenja. Predložena metoda za analizu pouzdanosti je implementirana u računalni program FASTREL te je verificirana i validirana na nizu primjera preuzetih iz relevantne literature. Također su prikazani i primjeri primjene predložene metode.Structural reliability theory rationally considers uncertainties that emerge during the analysis and design of ship structures, in contrast to the traditional methods which assume that all parameters affecting the structural strength and load are deterministic values. Determination of the probability of failure is one of the most significant aspects of the reliability theory. Within the introductory part of this work, an overview of the previous scientific research work regarding the considered topic is given, as well as the brief description of different currently utilized reliability analysis methods. Various existing methods are characterized by a different accuracy levels regarding the probability of failure assessment and by various computational timeframes. Within the scope of this work, an efficient reliability analysis method is proposed, which requires significantly lower computational timeframes and which provides sufficiently accurate results with respect to the existing reliability analysis methods. Proposed method is based on determination of the performance function’s probability density function, since the probability of failure can be determined by its integration within the range of minus infinity to zero. Determination of the considered probability density function is performed through two main steps. Within the first step its statistical moments are determined by utilization of the modified (within this work) dimension reduction method. Within the second step an appropriate form of the probability density function is sought, which satisfies statistical moments calculated within the first step. It is assumed thereby that probability density function can be expressed as normalized product of two normal cumulative distribution functions. Additionally, within the scope of this work, analytical expressions for determination of arbitrary statistical moments of the assumed probability density function are derived. Those expressions form the basis of the nonlinear system of equations, whose solution represents four unknown parameters of the assumed probability density function. Furthermore, expressions for determination of the: probability of failure sensitivity, design point and modal correlations (system reliability), are given. Proposed probability analysis method is implemented within the FASTREL computer program and it is verified and validated on a number of examples from the relevant literature. Various examples of application of the proposed method are also given and described