船体极限强度衰减与维修更新计算方法及程序开发
发布时间：2017-10-15 19:38
本文关键词：船体极限强度衰减与维修更新计算方法及程序开发
【摘要】：船体结构强度的准确评估一直是船舶与海洋结构在设计、制造和使用过程中的一项关键技术。船体与海洋结构抵抗破坏的最大能力一般用极限强度来衡量。在船舶的整个营运期内，若不考虑维修等因素，船体结构的极限强度是逐渐衰减的。这主要是因为船体结构受到腐蚀、疲劳和碰撞搁浅等破坏因素的影响。其中，腐蚀损伤和疲劳损伤都是随时间变化的破坏因素。显然，船体极限强度也是一个是随时间变化的量，因此有必要研究带损伤的船体结构极限强度的计算问题。准确计算考虑时变效应的船体极限强度对于船体结构的检测维修也有重要的意义。 本文首先研究并探讨了材料非线性问题对船体梁极限强度计算结果的影响，并分别使用非线性有限元法和Smith方法计算了完整船体结构的极限强度。结果表明，与有限元方法相比，Smith方法能很好的描述船体结构的崩溃模式，准确快速地计算船体结构极限强度。基于此，本文以Smith方法为基础开发全寿命周期内船体结构极限强度随时间变化的计算方法，对影响船体极限强度的时变因素如腐蚀损伤、疲劳裂纹损伤等做了深入的讨论分析。在本文建立的完整船体结构极限强度计算方法的基础上，通过添加腐蚀损伤计算模块和疲劳损伤计算模块得到评估带损伤船体剩余极限强度的计算方法。最后，通过将腐蚀损伤和疲劳裂纹损伤等时变影响因素在Smith方法中量化计算，编制了可以计算全寿命周期内含损伤船体剩余极限强度的软件。 本文的研究工作表明：对于船体结构极限强度的分析和计算，可以使用简化的理想弹塑性曲线代替材料的试验应力-应变关系曲线，以避免材料拉伸性能测试的繁杂过程。另外，本文开发的评估含损伤船体梁剩余极限强度的软件，不但可以计算简单箱型梁结构的极限强度，，还可以计算大型民船和舰船的极限强度，得到全寿命周期内船体结构极限强度的衰减曲线，进而可以制定合理的检修策略，以保证船舶的安全运营。计算实例及有限元对比结果表明本文编制的程序具有很好的适用性和应用前景。
【关键词】：船体结构 极限强度 腐蚀 疲劳 维修
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.43
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-10
- 第一章 绪论10-24
- 1.1 课题意义10
- 1.2 国内外研究现状10-22
- 1.2.1 总纵强度的发展现状11-21
- 1.2.2 损伤因素的研究进展21-22
- 1.3 本文主要内容和工作22-24
- 第二章 完整船体极限强度的计算24-67
- 2.1 概述24-25
- 2.2 船体梁极限强度有限元分析方法研究25-60
- 2.2.1 材料性能实验及数据分析25-31
- 2.2.2 材料非线性对船体梁极限强度的影响31-49
- 2.2.3 大型实船非线性有限元计算49-55
- 2.2.4 某多甲板船非线性有限元计算55-60
- 2.3 Smith 方法在船体极限强度计算中的运用60-65
- 2.3.1 Smith 方法的基本原理60
- 2.3.2 Smith 方法求解船体极限强度的流程60-61
- 2.3.3 程序的编制及特点61-62
- 2.3.4 使用程序计算多甲板船的极限强度62-65
- 2.4 本章小结65-67
- 第三章 含裂纹集装箱船船体结构极限强度时变衰减预报67-80
- 3.1 引言67
- 3.2 寿命期内目标船所受疲劳载荷的计算67-70
- 3.2.1 疲劳载荷谱67-68
- 3.2.2 实例计算68-70
- 3.3 疲劳裂纹扩展预报方法70-71
- 3.4 目标集装箱船甲板板疲劳裂纹扩展的计算71-75
- 3.4.1 含埋藏型裂纹目标船甲板板寿命期内疲劳裂纹扩展预报71-73
- 3.4.2 含表面裂纹目标甲板板疲劳裂纹扩展预报73-75
- 3.5 目标集装箱船船底板疲劳裂纹扩展的计算75-77
- 3.6 含裂纹集装箱船船体结构极限强度时变衰减预报77-79
- 3.6.1 裂纹对船体结构极限强度的影响77
- 3.6.2 目标甲板寿命期内剩余极限强度的计算77
- 3.6.3 目标船底板寿命期内剩余极限强度的计算77-79
- 3.6.4 计算结果分析79
- 3.7 本章小结79-80
- 第四章 船体极限强度衰减与维修更新计算程序开发80-107
- 4.1 引言80
- 4.2 船体极限强度衰减计算程序开发80-92
- 4.2.1 考虑时变效应的船体极限强度的计算模块81
- 4.2.2 腐蚀损伤计算81-83
- 4.2.3 疲劳损伤计算83
- 4.2.4 程序流程图83
- 4.2.5 程序的功能和潜在作用83-84
- 4.2.6 程序界面简介84-92
- 4.3 箱型梁结构强度计算92-99
- 4.3.1 Dowling2 模型算例92-96
- 4.3.2 Nishihara 模型算例96-98
- 4.3.3 计算结果分析98-99
- 4.4 大型实船结构强度计算99-105
- 4.4.1 大型散货船99-102
- 4.4.2 大型集装箱船102-105
- 4.4.3 计算结果分析105
- 4.5 船体检测与维修105-106
- 4.6 本章小结106-107
- 第五章 全文总结与研究展望107-109
- 5.1 全文总结107
- 5.2 本文的主要创新点107-108
- 5.3 研究展望108-109
- 参考文献109-113
- 致谢113-114
- 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文114-116
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方闯,张文涛,黄震球,陈齐树;内河船舶极限总强度的试验研究[J];船舶工程;2001年01期
2 万正权,徐秉汉,朱邦俊;弹塑性板壳结构非线性有限元分析[J];船舶力学;1997年01期
3 祁恩荣,崔维成;破损船体极限强度非线性有限元分析[J];船舶力学;2005年05期
4 黄小平;贾贵磊;崔维成;祁恩荣;;海洋钢结构疲劳裂纹扩展预报单一扩展率曲线模型[J];船舶力学;2011年Z1期
5 熊建武,郭日修;船舶结构剩余强度的研究进展[J];海军工程学院学报;1999年02期
6 黄震球，陈齐树，骆子夜;船体梁的极限纵强度[J];华中理工大学学报;1996年07期
7 李亚智,黄其青,傅祥炯,郑e
本文编号：1038256
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/1038256.html
