船体板的屈曲和极限强度分析

发布时间：2017-03-21 00:11

  本文关键词：船体板的屈曲和极限强度分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 船体是由加筋板组成的薄壁箱形梁结构。船体梁的总体失效通常取决于甲板、船底板，有时候是舷侧加筋板的屈曲和塑性破坏。因此，对于衡量船体结构的安全性而言，对甲板、底板、舷侧板进行屈曲和极限强度分析是十分重要且必须的。对于加筋板而言，加强筋间的板格之局部屈曲和失效是最基本的失效模式。因此对组合载荷作用下加强筋间的板格的屈曲和极限强度的评估也很重要。 船体板的屈曲和极限强度取决于很多影响因素，主要有：板的几何尺寸、材料特性、载荷特征、初始缺陷(如初始变形和焊接残余应力)、边界条件以及腐蚀的影响、疲劳裂纹等。 作用在船体板上的载荷分量通常可以分为面内载荷和侧向压应力。面内载荷分为轴向压应力或拉应力、边缘剪切应力以及面内轴向弯曲应力。实际的船舶结构中面内载荷通常由船体梁的总纵弯曲或者船体梁的扭转引起。侧向压应力则由水压力和货物压力引起。 本文以船体板的屈曲和极限强度为研究目标，主要内容有： ·指出研究船体板屈曲和极限强度的意义和目的，简要回顾了国内外的研究现状。并提出本文的研究内容； · 考虑残余应力、侧向压应力、开孔和扭转约束对于板格的屈曲强度的影响，讨论了各个因素影响下的板格的屈曲强度计算公式。并通过有限元计算对屈曲强度计算公式进行了分析与比较； ·根据大变形理论，通过板的非线性控制微分方程的分析，得到了各种组合载荷情况下的板格的极限强度计算公式。并考虑初始缺陷对极限强度的影响； · 按照CCS “油船结构直接计算分析指南”(2004)对110，000DWT原油船进行有限元直接计算。针对各种规定的计算载荷工况，对该船船体结构进行了强度校核。并对其主要的船体板如甲板、底板、舷侧、内壳和纵横向舱壁板等板格进行了平板屈曲校核。
【关键词】：船体结构 板 直接计算 屈曲强度 极限强度
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U661
【目录】：

• 第1章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 相关的国内外研究现状分析即存在的问题9-11
• 1.2.1 基于板理论的简化方法9-10
• 1.2.2 实验及有限元分析10-11
• 1.2.3 存在的问题11
• 1.3 加筋板的失效模式11-13
• 1.4 加筋板的非线性分析13-15
• 1.5 本文研究的内容15-16
• 第2章 船体板的屈曲强度分析16-36
• 2.1 基本假设16-22
• 2.1.1 板的几何和材料属性16-17
• 2.1.2 边界条件17-18
• 2.1.3 载荷18-19
• 2.1.4 初始缺陷19-22
• 2.2 屈曲强度公式22-23
• 2.2.1 设计公式22-23
• 2.3 各种缺陷和损伤对板格屈曲强度的影响23-33
• 2.3.1 残余应力的影响23-27
• 2.3.2 侧向压应力的影响27-28
• 2.3.3 开孔的影响28-30
• 2.3.4 扭转约束的影响30-33
• 2.4 计入各种影响因素后的屈曲强度公式33-34
• 2.4.1 纵向压应力载荷作用下的弹性屈曲应力公式33-34
• 2.4.2 横向压应力载荷作用下的弹性屈曲应力公式34
• 2.4.3 剪切应力载荷作用下的弹性屈曲应力公式34
• 2.5 计算公式和有限元结果的比较34-36
• 第3章 船体板的极限强度分析36-54
• 3.1 板的极限强度标准和校核36-39
• 3.2 组合载荷作用下板格的极限强度公式39-48
• 3.2.1 板的非线性控制微分方程39
• 3.2.2 纵向压应力载荷和侧向压力共同作用下的板格的极限强度公式39-44
• 3.2.3 侧向压力作用下的板格的极限强度公式44
• 3.2.4 横向压应力载荷和侧向压应力共同作用下的板格的极限强度公式44-47
• 3.2.5 剪应力和侧向压力共同作用下的板格的极限强度公式47-48
• 3.2.6 轴向载荷、剪应力和侧向压应力共同作用下的板格的极限强度公式48
• 3.3 算例48-52
• 3.3.1 单轴向压应力作用下的正方形板格的极限强度49
• 3.3.2 矩形板格在纵向或者横向压应力作用下的极限强度49-50
• 3.3.3 双轴向压应力载荷作用下的板格的极限强度50-51
• 3.3.4 纵向压应力和剪应力作用下的正方形板格的极限强度51-52
• 3.4 屈曲强度和极限强度的比较52-54
• 第4章 110000 DWT原油船舱段有限元计算分析54-67
• 4.1 概述54-55
• 4.2 有限元模型55-61
• 4.2.1 计算模型55
• 4.2.2 坐标系55
• 4.2.3 材料特性55
• 4.2.4 分组55-56
• 4.2.5 单元特性56-57
• 4.2.6 整体有限元模型57-61
• 4.3 边界条件61-62
• 4.4 计算工况及载荷计算62-66
• 4.4.1 一道纵舱壁油船计算工况62-64
• 4.4.2 载荷64-66
• 4.5 计算结果66-67
• 第5章 110,000DWT原油船结构强度及平板屈曲校核67-76
• 5.1 强度校核67-72
• 5.1.1 许用应力67-68
• 5.1.2 梁单元应力结果及校核68-71
• 5.1.3 板单元应力结果及校核71-72
• 5.2 平板屈曲检查72-76
• 5.2.1 一般规定72-73
• 5.2.2 平板屈曲强度有限元校核方法73-75
• 5.2.3 屈曲强度分析75-76
• 第6章 结论76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 附录82-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文86

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