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双向正交密加筋板的极限强度研究

邱继栋

  船体是是由钢板和骨架组成的薄壁结构,加筋板是船体的主要构件,船体加筋板的力学性能是研究船体极限承载力的基础。依据加强筋的布置方式,船体加筋板主要有横骨架式加筋板和纵骨架式加筋板。随着船舶的高速化和轻型化的趋势以及高强度材料的运用,在满足安全性和适用性要求的前提下,优化船舶结构是控制空船重量的重要因素,并且结构重量的控制也成为设计成败的关键之一。减小板的厚度对减轻结构重量效果显著,但由此会引起板的局部强度、稳定性、局部振动性态的下降以及焊接变形增大。因此一种新型的船体加筋板结构形式—双向正交密加筋板,被应用在排水型高速船中。双向正交密加筋板就是在甲板、船底、舷侧结构中,在相邻的纵向强力构件和横向强力构件为周界的板上,沿着纵向和横向分别设有若干正交的加强筋的一种结构形式。在纵向和横向强力构件之间采用双向正交密加筋板结构,可以综合处理船体重量与强度、刚度、振动、工艺等诸种矛盾,较大幅度地减轻结构重量。 双向正交密加筋板结构形式与国内外高速船舶规范中推荐的横骨架式和纵骨架式的加筋板结构形式不同,对于双向正交密加筋板的部分构件尺寸,国内高速船规范中没有明确的规定,因此在设计中采用这种加筋板结构形式时,需要根据设计者的经验预选有关构件,再采用有限元方法进行强度校核,这给设计者带来诸多不便。此外国内外学者对密加筋板的极限强度研究的比较少,因此研究双向正交密加筋板结构的极限强度问题,具有重要的工程意义。 本文借助于有限元分析软件ANSYS,基于正交异性板的理论,对系列的双向正交密加筋板进行了大量的有限元非线性计算,并对计算结果进行了分析,在正交异性板理论和有限元计算结果的基础上,提出了两种比较简便、合理、精度较高的双向正交密加筋板的极限强度预报计算公式。为实际工程中双向正交密加筋板极限强度的预报提供了方便。 本文在阅读大量文献的基础上,了解了国内外对双向正交密加筋板极限强度的研究现状,阐述了加筋板有限元非线性计算的相关理论,.以及双向正交密加筋板与正交异形板的相关理论,在对系列的双向正交密加筋板进行大量有限元非线性分析的基础上,分别提出了两种预报双向正交密加筋板极限强度的公式。一种是在已知的弹性屈曲应力的基础上,提出双向正交密加筋板极限应力的预报公式。第二种是对双向正交密加筋板,首次引入纵向加强筋的柔度λx、横向加强筋的柔度λy以及密加筋板板的柔度β三个参数变量,提出了关于这三个参数变量的双向正交密加筋板极限强度预报公式。本文所提出的公式具有较高的精度,为船舶结构的设计和计算提供了很大的便利。……   
[关键词]:双向正交密加筋板;正交异性板;极限强度;预报公式
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2011年
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