船体总纵极限强度分析

论文摘要

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,而且当应用于现代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,计算总纵极限弯矩的方法主要有三种,即有限元法,直接计算法和逐步破坏分析法。其中有限元法对于目前的计算工具来说这种方法所要求的计算量太庞大,计算费用也太高,无法在实际中得到广泛应用。本文采用的是逐步破坏分析法。本文结合CCS最新颁布的《2006钢质海船入级规范》,应用梁—柱理论,建立了加筋板格单元的应力—应变关系曲线计算方法,并编制了相应的FORTRAN计算程序。在此基础上,导出了船体结构总纵极限强度的逐步破坏分析方法计算流程,并编制成FORTRAN计算程序。应用本文导出的逐步破坏分析方法分析计算了Reckling NO.23,Bowling NO.2模型总纵极限强度。计算结果表明,本文导出的逐步破坏分析方法和计算程序准确可靠,可供船体结构设计和强度校核使用。最后,采用本文建立的计算方法和计算程序对一艘30万吨油船进行了强度分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的理论意义和应用价值
• 1.2 国外研究概况
• 1.2.1 直接计算法
• 1.2.2 逐步破坏分析法
• 1.2.3 有限元法
• 1.3 国内发展概况
• 1.4 极限强度研究的展望
• 1.5 论文的主要工作内容
• 2 船体结构极限强度分析
• 2.1 引言
• 2.2 逐步破坏分析法基本原理
• 2.3 船体结构的极限状态
• 2.4 逐步破坏分析法
• 2.4.1 分段模型建立
• 2.4.2 模型基本假定
• 2.5 逐步破坏分析法计算流程
• 2.5.1 逐步破坏分析法计算流程
• F'>2.5.2 最大要求曲率K_F
• 2.6 结语
• 3 单元应力-应变曲线
• 3.1 引言
• 3.2 单元的失效模式
• 3.3 单元应力——应变曲线
• 3.3.1 弹性—塑性损坏
• 3.3.2 梁柱屈曲
• 3.3.3 扭转屈曲
• 3.3.4 折边型材腹板局部屈曲
• 3.3.5 扁钢腹板局部屈曲
• 3.3.6 受压横向加筋板格单元屈曲
• 3.4 结语
• 4 试验模型计算及分析
• 4.1 引言
• 4.2 Reckling23号模型分析
• 4.2.1 Reckling23号模型
• 4.2.2 单元划分
• 4.2.3 单元应力——应变曲线
• 4.2.4 Reckling No.23模型极限强度
• 4.3 bowling No.2模型分析
• 4.3.1 bowling No.2模型
• 4.3.2 单元划分
• 4.3.3 单元应力——应变曲线
• 4.3.4 bowling No.2模型极限强度
• 4.4 结语
• 5 实例计算
• 5.1 船体模型
• 5.2 船体典型单元应力—应变曲线
• 5.3 船体结构极限强度分析
• 5.4 船体结构极限强度校核
• 5.4.1 极限弯矩上限校核
• 5.4.2 极限强度校核
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录A 计算表格
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢