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基于共同结构规范的屈曲强度分析

朱元美

   随着科学技术的发展,高强度材料的不断出现,以拉应力为主要特征的结构强度已不再成为主要问题,而以压应力为主要特征的结构屈曲将成为结构设计中的主要矛盾。板和加筋板是船体结构的重要组成部分,正确把握船体板的屈曲和极限强度是提高船舶安全性与经济性的重要保证。 因此,为满足工业界、航运界对“坚固、耐用”船舶的需求,更好地保证海上安全和保护海洋环境,追求高品质航运,IACS制定了全球统一的共同结构规范(CommonStructural Rules),对强度评估流程有了更详细的规定和更严格的标准。由于规范新出台必然还存在一些争议且有待工业界检验的部分,本文主要针对规范中屈曲强度计算部分的近似方法进行了研究,主要内容如下: 首先,阐述了船体板屈曲强度分析所涉及的基本理论和关键技术,分析了板屈曲的特点以及大挠度理论知识,研究了板的弹性屈曲强度以及考虑各种缺陷影响下的板的极限强度经验公式。 其次,以非加筋板为例,应用有限元方法验算了共同结构规范中对屈曲强度进行等效计算的有效性,并比较了共同结构规范中JTP(Joint Tanker Project)规范和JBP(JointBulk Carrier Project)规范对屈曲强度校核的不同点,分析了规范中造成误差的主要原因,为规范的进一步调整提供了参考。 再次,共同结构规范采用高级屈曲方法进行屈曲极限强度计算,要求考虑初始缺陷的影响,并利用DNV船级社程序PULS(Panel Ultimate Limit State)进行计算。本文将各经验公式与共同结构规范和有限元计算结果进行比较,并提出了一些建议。同时研究了椭球型凹痕对板的极限强度的影响,利用非线性有限元进行极限强度计算,利用曲线拟合的方法得到含凹痕板的极限强度折减系数计算公式,为凹痕损伤板的极限强度评估提供参考。 最后,本文以300,000吨油船为例,根据JTP规范要求,利用高级屈曲方法对非加筋板件进行屈曲强度计算,对加筋板考虑载荷重分布进行极限强度计算,最后得出了一些有意义的结论。……   
[关键词]:船舶结构屈曲;共同结构规范;非线性有限元方法;等效方法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2007年
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