PROPAGACIJA OTEENJA BRODSKE

KONSTRUKCIJE IZAZVANOG SUDAROM ILI

NASUKAVANJEM

Doktorandica: Ivana Gledi, mag. ing. nav. arch.

Studijski savjetnik: Prof. dr. sc. Joko Parunov, dipl. ing.

Sveuilite u Zagrebu

Fakultet strojarstva i

brodogradnje

Zagreb, 27.10.2015.

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

Slika 1. Sudar LPG tankera M/T Gas Roman i

tankera M/V Springbrok, Veljaa 2003. izvor slike: http://www.cargolaw.com/2003nightmare_t-bone.html

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Slika 2. Tanker Castor, 24 metarska

pukotina preko palube uzrokovana

pretjeranom korozijom, Prosinac 2000.

Slika 3. Kontejnerski brod

Rena, pukotina na boku broda

uzrokovana nasukavanjem.

Propagacija uslijed

fluktuirajueg optereenja

valova, Listopad 2011. Izvor slike:

http://www.telegraph.co.uk/news/worldnew

s/australiaandthepacific/newzealand/88214

04/Containers-spill-from-stricken-ship-

leaking-oil-off-New-Zealand.html

Izvor slike:

http://www.seanews.com.tr

/news/73936/Rena-Crack-

now-1-5-metres-rumours-

that-the-ship-splitted.html

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

1.

2.

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Poveanje brodova u svjetskoj floti

Gubitak ivota, materijalnih dobara i zagaenje-Napoli, MOL Comfort, Rena

Vanost brze reakcije u kritinim situacijama

U postojeim istraivanjima sigurnosti oteenih brodova i procedurama klasifikacijskih drutava, oteenje se smatra konstantnim za vrijeme spaavanja broda

Tipina analiza zamorne pukotine:

mikropukotinafluktuirajue optereenje - akumulirano oteenje (Palmgren-Miner) (godinama)propagacija male pukotine (propisi i regulative)

Analiza propagacije oteenja kao zamorne pukotine:

veliko oteenje s mnogo mikropukotinafluktuirajue optereenje (danima) pretpostavka propagacija kao zamorna pukotina

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

Cilj

Proiriti postojee metode za analizu sigurnosti brodskih

konstrucija u oteenom stanju, uz pretpostavku da za

vrijeme spaavanja broda pukotina propagira uslijed

fluktuirajuega valnog optereenja. Implementacija metode u

postupak odreivanja sigurnosti oteene brodske

konstrukcije.

Hipoteze

1. Mogue je pomou suvremenih metoda strukturne analize

odrediti poveanje inicijalnog oteenja za vrijeme

spaavanja broda.

2. Mogue je dokazati da je metoda teinskih koeficijenata

prikladna za rapidnu procjenu propagacije oteenja.

3. Propagacija oteenja utjee na rezidualnu vrstou

oteenog broda.

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Propagacija pukotine (openito)

Faktor intenziteta naprezanja K (LEFM)- glavni parametar u

mehanici loma koji opisuje raspodjelu naprezanja oko vrka

pukotine.

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Slika 6. Raspodjela

naprezanja oko vrha

pukotine Izvor slike:

http://ww.afgrow.net/applications/DTDH

andbook/pdfs/Sec2_2_0.pdf

Slika 4. Naini irenja pukotine

Slika 5. Poloaji pukotine

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

1. Pregled literature i projekata vezanih uz temu rada Sigurnost oteenog broda: Prestileo, A., Rizzuto, E., Teixeira, A.P., Guedes Soares, C., 2013, Bottom damage

scenarios or the hull girder structural assessment, Marine Structures, Volume 33, pg. 33-35.

Kwon, S., Vassalos, D., Mermiris, G., 2010, Adopting a Risk-based Design Methodology for Flooding Survivability and Structural Integrity in Collision/Grounding Accidents, Proceedings of the 11th International Ship Stability Workshop, Wageningen, The Netherlands.

Metoda teinskih koeficijenata i propagacija oteenja: Bardetsky, A., Fracture mechanics approach to assess the progressive

structural failure of a damaged ship, Collision and Grounding of Ships and Offshore Structures, Edts. Amdhal, J., Ehlers, S., J. Leira, B., Taylor & Francis Group, p.77-84. London 2013.

Carroll, L.B., Tiku, S., Dinovitzer, A.S., Rapid Stress Intensity Factor Solution Estimation for Ship Structure Applications, Ship Structure Committee SSC-429, Washington. 2003.

Niskocikliki zamor: Yeter, B., Garbatov, Y., Guedes Soares, C., Low cycle fatigue assessment of

aging offshore wind turbine supporting structure subjected to abnormal wave loads, 16th International Congress of the International Maritime Association of the Mediterranean "Towards Green Marine Technology and Transport, Edts. : Guedes Soares, C., Dejhalla, R., Pavletic, D., London, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2015. 247-252

Wang, X., Kang, J. K., Kim, Y., Wirsching, P. H., 2006, Low cycle fatigue analysis of marine structures, 25th International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE), Hamburg, Germany.

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

2. Odabir metode za rapidnu procjenu faktora intenziteta

naprezanja (obina ploa)

Razmatranje dostupnih metoda za raunanje faktora intenziteta

naprezanja (K).

Metode za raunanje faktora intenziteta naprezanja:

J-integral metoda (Dexter & Pilarski 2000) (ANSYS, ABAQUS) Mjera energije potrebne da bi se ostvarila propagacija pukotine za jedan

inkrementalni korak du linije propagacije. Integral se moe pretvoriti u

ekvivalentni faktor K.

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Slika 7. Raunanje J-Integrala u programu ANSYS

2. Odabir metode za rapidnu procjenu faktora intenziteta

naprezanja (obina ploa)

Line-spring metoda i crack box pristup (Rice & Levy (1972))

(Serror & Marchal (2009) ) jedan 3D problem djelomine pukotine vie 2D problema pukotina na

jednom rubu

povrinske pukotine (male)

potrebno je poznavanje putanje pukotine

crack box pristup omoguuje zadravanje mree elemenata oko vrka

pukotine u obliku etverokuta kao i premijetanje iste du linije propagacije bez

ponovne izrade fine mree oko vrha pukotine

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Slika 8. Line-spring metoda i crack box pristup

2. Odabir metode za rapidnu procjenu faktora intenziteta

naprezanja (obina ploa)

Metoda teinskih koeficijenata ( SSC-429, 2003) ovisi iskljuivo o optereenju i teinskim funkcijama

uzima u obzir nejednoliko optereenje

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

Propagacija oteenja brodske konstrukcije izazvanog sudarom ili nasukavanjem, Ivana Gledi

Slika 9. Profil raspodjele naprezanja za rjeenja teinskih funkcija za sluaj pukotine na rubu i

kroz debljinu ploe

Sadraj

1. Motivacija

2. Cilj i

hipoteze

3. Openito o

propagaciji

pukotine

4. Plan

istraivanja i

metodologija

5. Oekivani

znanstveni

doprinos

3. Koncepcijsko razmatranje problema propagacije

oteenja

Visokocikliki zamor malih amplituda? normalno stanje mora.

Naprezanja ostaju u elastinom podruju

Niskocikliki zamor velikih amplituda? olujno stanje mora.

Karakteristika je stvaranje zone plastinosti oko vrka pukotine.

Visokocikliki zamor malih naprezanja

Broj ciklusa izmeu 104 i 108

S-N krivulje i LEFM (linearno-elastina mehanika loma) za proraun

oteenja uslijed zamora

Pristup temeljen na naprezanjima uzima u obzir samo elastino

podruje materijala

Niskocikliki zamor velikih naprezanja

Broj ciklusa ispod 104 (najee par stotina ciklusa)