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船体极限强度及受损船体剩余极限强度分析

刘俊梅

  在现代船体结构设计的研究领域中,完整船体梁的极限状态分析已愈来愈受到人们的重视。这是因为完善的结构设计是与船体梁的真实强度储备紧密地联系在一起的。而要了解船体梁实际的强度储备就必须对船体梁的极限强度有一个正确的分析和评估。同时,根据劳氏船级社的全球事故统计,1995—1996年共有367艘(180万总吨位)船舶完全损失,其中33%的船舶是由于碰撞和搁浅而损失的,准确评估剩余强度对碰撞或搁浅后船舶的救援、拖航具有重要的指导作用,因此破损船体的极限强度的分析和评估也显得越来越重要。本文基于M.K.Rahman建立的拉伸和压缩加筋板单元的标准应力—应变关系曲线。在拉伸区内,认为加筋板材料为理想弹塑性,即弹性阶段内的应力—应变关系曲线服从虎克定律,达到塑性阶段后,加筋板的强度值保持为屈服应力。而在压缩区域,以加筋板的极限强度将其压缩行为分成三个阶段,即稳定阶段、非卸载阶段和卸载阶段。沿纵向设置加强筋的加筋板是船体结构的主要承载构件,在总纵极限弯矩作用下船体加筋板可能发生的失效模式采用以下三种:①加强筋翼缘压缩屈曲/屈服破坏导致整个加筋板失效;②带板压缩屈曲/屈服破坏导致整个加筋板失效;③加强筋和板的组合失效。考虑到船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜,选取船体所受弯矩方向的坐标系作为计算坐标系,在确定中和轴时避免了斜弯矩的问题。由于曲率每增加一次新的中和轴在原来中和轴的位置上不仅要平移,而且还要转动,因此它必须满足的两个平衡条件是:1,中和轴将剖面分成受拉和受压两部分,这两部分所产生的合力F_1,F_2应相等即:F_1=F_2;2,两部分面积形心的连线沿着外力矩M的作用平面。船体结构总纵极限弯矩M定义为弯矩—曲率曲线上斜率为零或符号发生改变的点对应的弯矩值。然后通过剩余强度指标及参数的敏感度分析来反映船舶碰撞和搁浅不同的位置、范围及倾斜不同的度数对中拱和中垂的影响。最后,在总结上述研究内容的基础上,本文编制开发了一套具有工程实用价值的完整及破损船体极限强度的计算程序,经计算与来自国际船舶钢结……   
[关键词]:破损船体;剩余强度指标;极限强度;碰撞;搁浅
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉理工大学2005年
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