逐步破坏法计算船体梁总纵极限强度

发布时间：2017-05-15 15:18

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【摘要】： 船舶结构的极限强度问题是船舶结构设计中的重要问题，历来受到船舶结构力学工作者的高度重视。传统上，船体总纵强度是通过比较许用应力和在名义垂向波浪弯矩作用下甲板或船底上距中和轴最远点的弹性应力来进行评估的。这种方法对传统船型是有效的，但是它不能给出船体极强度的真实估算，而且当应用于非传统船型时其计算结果不能令人满意。船体总纵极限弯矩的计算，由于要计及材料的和几何的非线性因素而变得十分复杂，必须用增量的方法逐步计算，获得完整的弯矩—曲率曲线后，才能得到总纵极限弯矩值。 目前已有的各种简化方法，，其基本原理都是相同的。主要区别在于所用的单元性能曲线有所不同，以及对初始变形、残余应力和侧向载荷等影响因素的处理方法也各不相同。本文应用了船体总纵极限弯矩的简化方法，给出了单元性能曲线，对各影响因素进行了处理。假设船体横向框架材足够强，因而板架的整体破坏不会发生；基于梁—柱理论、理想弹塑性假设、平面假设，建立了拉伸和压缩加筋板单元的平均应力—应变关系曲线，应用船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法计算船体总纵极限弯矩，并据此开发了计算程序SUS。本文的简化方法考虑了残余应力、初始变形和侧向载荷对板和板格弯曲屈曲性能的影响；考虑侧向载荷对加强筋扭转屈曲的影响；使用所开发的程序对若干试验模型和实船进行了计算，计算结果与实验值和其他文献计算值进行了比较，说明本程序的计算结果的正确性。然后在此基础上对实船进行了参数分析和敏感度分析，得出了一系列有意义的结论。
【关键词】：船体结构 总纵强度 极限弯矩 简化方法 应力-应变关系
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 第1章 引言7-11
• 1.1 立题背景及研究意义7
• 1.2 国内外研究动态7-9
• 1.3 本论文的主要研究内容9-11
• 第2章 加筋板中板的弹性局部屈曲11-27
• 2.1 引言11
• 2.2 理论公式推导11-17
• 2.2.1 理论模型11-12
• 2.2.2 总势能泛函12-13
• 2.2.3 形函数的选取13-15
• 2.2.4 焊接残余应力的分布15-17
• 2.3 考虑初挠度时的屈曲行为17-21
• 2.3.1 公式推导17-18
• 2.3.2 公式推导算例和分析18-21
• 2.4 本章总结21-27
• 第3章 受压矩形板平均应力-应变曲线27-39
• 3.1 引言27-28
• 3.2 受压矩形长板的平均应力-应变曲线28-35
• 3.2.1 计算受压矩形板极限强度的经验公式28-29
• 3.2.2 Gordo-Guedes Soares法基本原理29-31
• 3.2.3 计及残余应力影响的长板平均应力-应变曲线31-34
• 3.2.4 初始变形对长板平均应力-应变曲线的影响34-35
• 3.3 受压矩形宽板的平均应力-应变曲线35-39
• 3.3.1 受压矩形宽板内应力的理想分布36-37
• 3.3.2 受压矩形宽板的平均应力-应变曲线37-39
• 第4章 单元平均应力-应变关系的生成39-63
• 4.1 引言39-41
• 4.2 屈服破坏41
• 4.3 梁-柱型弯曲屈曲41-47
• 4.3.1 Perry-Robertson公式42-43
• 4.3.2 一般应力状态下的有效柔度43-45
• 4.3.3 载荷-端部缩短曲线的生成45-47
• 4.4 侧倾47-56
• 4.4.1 计算模型和基本微分方程式48-50
• 4.4.2 用迦辽金法计算临界应力50-52
• 4.4.3 板内压应力及板屈曲模式的影响52-54
• 4.4.4 临界应力近似公式54-55
• 4.4.5 侧倾时筋的载荷-端部缩短曲线的生成55-56
• 4.5 单元平均应力-应变关系的生成56-57
• 4.6 算例与分析57-62
• 4.7 本章总结62-63
• 第5章 用逐步破坏法计算船体梁总纵极限强度63-89
• 5.1 引言63-65
• 5.2 简化方法65-67
• 5.2.1 基本原理65
• 5.2.2 计算方法65-67
• 5.3 计算程序系统的设计67-71
• 5.3.1 船体总纵极限弯矩计算流程67-68
• 5.3.2 程序树及框图68-70
• 5.3.3 计算程序说明70-71
• 5.4 程序的验证71-83
• 5.4.1 与模型计算结果比较71-75
• 5.4.2 实船计算75-83
• 5.5 不同因素对极限强度的影响83-86
• 5.5.1 腐蚀的影响83-84
• 5.5.2 残余应力的影响84-85
• 5.5.3 高强度钢的有效性85-86
• 5.6 敏感度分析86-88
• 5.7 本章总结88-89
• 第6章 总结与展望89-92
• 6.1 主要研究工作总结及结论89-90
• 6.2 进一步的研究工作90-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-97
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目97

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 肖锋;吴剑国;孙燕;;基于CSR的散货船极限强度分析[J];船舶;2010年02期

2 贺双元;吴卫国;甘进;;液化天然气船船体极限强度分析[J];中国舰船研究;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 杨平;许明财;潘晋;;船体结构极限强度的影响因素及敏感度分析[A];2004年船舶与海洋工程学术研讨会论文集[C];2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 冯亮;基于强度稳定综合理论的船体结构极限强度研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 刘钊;基于NAPA的载船浮箱安全评估系统研究[D];江苏科技大学;2011年

2 刘志会;大型散货船极限强度分析[D];武汉理工大学;2006年

3 宋书博;抗损结构中构件扭转稳定性（构件屈曲强度）分析[D];哈尔滨工程大学;2006年

4 林杰;纵向及横向载荷作用下的骨材侧倾稳定性研究[D];武汉理工大学;2007年

5 王东;基于区间数学的船舶总纵强度区间可靠性方法研究[D];天津大学;2007年

6 徐彬;破损船极限扭转强度计算方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

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本文编号：368138