大型破损舰船总纵极限强度研究

发布时间：2020-08-25 19:47

【摘要】：近年来,基于结构极限强度的极限状态设计法在结构工程领域中得到了快速的发展。目前船体极限强度计算方法的研究已经成为船舶结构强度计算和设计方法研究中的一个重要研究方向。世界海事组织和主要船级社也将船舶极限强度的计算和评估作为一项要求而提出。对于船舶的极限强度各个船级社提出了满足原始设计能够保证船舶典型破损模式下在80%的遭遇海况下96小时内的失效效率小于5%的强度要求。然而目前针对大型舰船破损极限剩余强度的计算方法主要仍为基于规范公式的确定性校核方法,不符合实际,精度也不满足要求。随着有限元理论和Smith理论的飞速发展,大型舰船破损后的极限剩余强度亟需更深一步地研究。所以文章重点对破损船体的剩余极限承载能力进行计算分析,为计算船舶破损后的极限剩余强度提供保障。本文主要对船舶破损后的剩余极限承载进行了分析研究。为了确定船舶的破损形式,本文首先分析了船舶破损后破口的位置和典型破损模式。综合分析了ABS、CCS和LR军规对船舶破损后破口的要求,提出了2种典型破损模式,并利用非线性有限元法和Smith简化计算方法进行逐一分析。基于弹塑性有限元法分析了不同破损船舶总纵极限承载能力。综合考虑了影响船舶总纵极限承载的初始变形缺陷和残余应力缺陷,并对不同破口形式下船舶的总纵极限承载应力进行了分析,得出了破损形式下船舶结构的应力分布特点。基于Smith简化计算了综合考虑破口位置和破口形状及大小的两种破口模型,计算了船舶在不同破损模式下的总纵剩余极限弯矩,绘制出了不同工况下破损船舶的总纵极限承载包络线,并对不同破损形式下的剩余极限承载进行了比较分析获得了一系列结论。最后根据上述的研究成果,同时结合前期的工作内容,比较分析了不同工况下大型舰船破损后剩余极限强度特点,并对破损船舶的总纵强度计算提供了一系列建议,为后续工作提供支持。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U674.70
【图文】：

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内外研究现状总纵极限强度研究是船舶设计和建造过程中的重要研究内容之一究主要集中在完整船舶总纵极限强度的研究，随着海上事故的频究变得越来越重要，本节将对完整船舶的总纵极限强度研究和破强度研究历程进行介绍，从而综合分析船舶总纵极限强度研究的现舶极限强度研究结构抵抗弯曲不使船体结构遭受破坏允许的最大变形能力称为船船舶极限承载能力的曲线如图 1.1。如曲线图可以发现，船舶承载，当部分构件达到屈曲或者屈服极限时，整体承载开始进入非线发生大面积破坏时，船舶结构的极限承载开始进入后极限承载阶 0 的点即是船舶的极限强度。

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图 3.1 直接计算流程图结构极限强度模型因其结构的形式复杂、强非线性、破坏模式的的分析需要等因素，对有限元建模的要求非常高。所以，为了性，将对影响有限元计算的因素：计算方法的确定、单元选取、处理、材料特性、加载方式、结果判断、初始缺陷的施加和选分析，从而对实例计算中影响有限元的各个因素进行更合理化的照表 3.1。表 3.1 弹塑性有限元分析指标参数计算方法网格大小加载方式加载速率初始变形准静态法弧长法纵骨间距与单元边长比为 1、10、20加载速率0.00008、0.00012 和0.00016直接定义法、屈曲模态法

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华中科技大学硕士学位论塑性有限元方法的前期计算分析过程中，许多研究人员[44-49]均据的箱型梁模型作为弹塑性有限元法的初始对象进行分析。而准确实验数据的 Leader 级护卫舰 1/3 大型模型作为初始研究对体模型的有限元计算参数的选择提供建议。

【参考文献】