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箱型梁舱段极限强度分析方法和试验技术研究

发布时间:2018-06-12 10:33

  本文选题:箱型梁舱段 + 极限强度 ; 参考:《江苏科技大学》2014年硕士论文


【摘要】:箱型梁舱段就是指在船舶强力甲板下设置纵向箱型梁的舱段型式。这种舱段型式相比于常规舱段型式,具有抗弯能力强,抗暴抗冲击高等杰出优点,受到世界各国船舶与结构设计者的高度重视,成为近期研究的热点。由于箱型梁舱段在纵向弯矩下的逐步从局部损坏到整体崩溃过程研究得不够充分,所以需要进行舱段模型的极限强度试验研究。考虑到舱段极限强度模型体积庞大、结构复杂,试验结果需要考虑材料屈服、结构失稳等因素,试验模型的设计成为舱段极限强度试验的关键。 本文首先介绍了分析舱段极限强度的几种方法及其优缺点,提出箱型梁等截面积设计方法,并应用有限元软件ABAQUS对箱型梁舱段和常规舱段模型进行极限强度数值分析。针对舱段极限强度试验模型设计的难点,本文提出舱段模型应力分布平缓度设计法,利用上述设计法得到了模型截面形状和尺寸对过渡段长度的影响,结合有效试验段和模型一体化设计概念对箱型梁舱段极限强度试验模型过渡段进行设计,以整体要求、尺寸要求、局部强度和经济性要求四个方面为依据,进行试验模型加载段设计,得到箱型梁极限强度试验模型设计方案。 主要工作及结论如下: (1)对国内外舱段极限强度分析方法和箱型梁舱段研究现状进行了归纳; (2)开展了加载速率对准静态法极限弯矩分析结果的影响研究,通过对多个模型方案以及多个加载速率分析结果的对比分析获得了提高准静态法计算效率的有效方法; (3)对比分析了强力甲板下设置“T”型材和箱型梁的优缺点,在此基础上提出了箱型梁舱段等截面积设计方法。利用此方法设计得到了与常规舱段模型等截面积的箱型梁舱段模型; (4)开展了箱型梁舱段和等截面积的常规舱段极限强度和破损后剩余强度对比研究,结果表明:对于完整计算模型,,箱型梁舱段极限强度比常规舱段高6%;对于破损计算模型,箱型梁舱段剩余极限强度比常规舱段高18%。即箱型梁舱段能明显提高船舶生命力; (5)开展箱型梁舱段极限强度试验模型设计方法研究。针对模型过渡段首次提出了舱段应力分布平缓度设计法,并结合试验模型一体化设计概念和加载段设计方法设计获得了完整的箱型梁舱段试验模型。开展了模型试验,试验结果表明此方法具有良好的工程应用性。
[Abstract]:Box girder section is the cabin type in which longitudinal box girder is installed under the ship's strong deck. Compared with the conventional cabin, this type of cabin has the advantages of strong flexural resistance and high anti-shock. It has been paid great attention to by ship and structure designers all over the world, and has become a hot research topic in recent years. Due to the insufficient research on the progressive process from local damage to the whole collapse of the cabin segment under longitudinal bending moment, it is necessary to study the ultimate strength of the cabin model. Considering the large volume and complex structure of the ultimate strength model of the cabin, the test results need to consider the factors such as material yield, structural instability, and so on. The design of the test model is the key to the ultimate strength test of the cabin segment. This paper first introduces several methods of analyzing the ultimate strength of the cabin segment and their advantages and disadvantages, and puts forward the design method of section area such as box girder. The finite element software Abaqus is used to analyze the ultimate strength of the box girder cabin model and the conventional cabin model. In view of the difficulties in the design of the ultimate strength test model of the cabin, this paper presents the stress distribution flatness design method of the cabin model. The influence of the shape and size of the model section on the length of the transition section is obtained by using the above design method. Combined with the concept of effective test section and model integrated design, the transition section of ultimate strength test model of box girder cabin is designed according to four aspects: integral requirement, dimension requirement, local strength requirement and economic requirement. Design the loading section of the test model, The main work and conclusions are as follows: 1) summarize the methods of limit strength analysis at home and abroad and the current research status of cabin section of box girder. Study on the effect of ultimate moment analysis results, An effective method to improve the efficiency of quasi-static method is obtained by comparing and analyzing the results of multiple model schemes and multiple load rate analysis, and the advantages and disadvantages of setting "T" section and box girder under the strong deck are compared and analyzed. On the basis of this, the design method of equal cross section area of box girder cabin is put forward. By using this method, the box girder cabin model with equal cross-sectional area is obtained, and the limit strength and residual strength of the box girder section and the normal section with equal cross-sectional area are studied. The results show that for the complete calculation model, the ultimate strength of the box girder cabin is 6% higher than that of the conventional cabin, and for the damage calculation model, the residual limit strength of the box girder cabin is 18% higher than that of the conventional cabin. In other words, the cabin of box girder can obviously improve the vitality of ship, and the design method of ultimate strength test model of box girder cabin is studied. The stress distribution flatness design method is proposed for the first time in view of the transition section of the model, and a complete test model of box girder cabin segment is obtained by combining the concept of integrated design of test model and the design method of loading section. The model test results show that the method has good engineering application.
【学位授予单位】:江苏科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U661.43

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本文编号:2009363

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