腐蚀损伤船体结构屈曲强度评估方法研究与实现

论文摘要

腐蚀作为船舶全寿期内安全状态的重要影响因素越来越受到人们的重视。因腐蚀造成的船体结构板厚度的减少将大大降低板的屈曲强度,因此船体结构在腐蚀损伤下的屈曲强度承载能力直接影响到服役船舶的安全状态。目前,对于均匀腐蚀的船体板都是以厚度均匀减薄来处理,且多为经验公式,不同公式的评估结果有较大差异;对于腐蚀表现形式复杂的点腐蚀而言,目前还没有确定的屈曲强度评估方法应用于实船评估。本文研究目的就是发展一种通用的适用于实船均匀腐蚀损伤船体结构板屈曲强度评估的方法,并选用适用于实船点腐蚀损伤屈曲强度评估方法,开发出相应的便于工程实际应用的集成软件。主要内容如下:本文阐述了板稳定性的相关基础理论,对船体板屈曲强度分析所涉及的各种基本假设进行了分析。提出板的屈曲强度与板的柔度及所受载荷间的比例系数有关,并通过有限元数值计算的数据分析得到用板的柔度及所受载荷间的比例系数评估的屈曲极限强度的量化公式;同时选用合适的评估方法实现实船点腐蚀损伤下的屈曲强度评估。其次,介绍了船体结构屈曲强度评估系统的开发方法。在VB.NET环境下,运用面向对象的方法进行系统设计,编制了具有三维模型显示、数据库管理和屈曲强度评估及评估结果显示的集成软件系统。最后,详细介绍了船体结构屈曲强度评估系统关键技术的实现方法。实现了通过读取模型文件在VB.NET和OpenGL环境下三维模型的显示、重绘和控制,实现了模型局部的选取。在模型显示的同时能够获取与评估计算相关的几何信息;实现了屈曲评估结果的数据分析以及结果的可视化云图的显示;完成了数据库的设计和管理,实现了对数据库信息的新建、查询、修改、删除等功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.3 本文研究的内容
• 2 船体结构屈曲强度基本理论
• 2.1 板的稳定性理论
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 板屈曲的特点
• 2.1.3 板的小挠度屈曲理论
• 2.1.4 板的大挠度屈曲理论
• 2.1.5 板的后屈曲性能
• 2.2 船体结构屈曲强度分析的基本假设
• 2.2.1 板的几何和材料属性
• 2.2.2 边界条件
• 2.2.3 初始缺陷
• 2.2.4 载荷
• 3 船体结构在腐蚀损伤下的屈曲强度评估方法研究
• 3.1 均匀腐蚀损伤下船体板屈曲强度分析
• 3.1.1 船体板屈曲强度分析模型的参数假设
• 3.1.2 有限元模型验证
• 3.1.3 船体板屈曲强度计算结果分析
• 3.2 点腐蚀损伤下船体板屈曲强度分析
• 3.2.1 等效厚度与腐蚀体积的相关性
• 3.2.2 用腐蚀体积评估点蚀损伤板屈曲强度的理论分析
• 3.2.3 点蚀损伤板屈曲强度计算有限元模型的基本假设
• 3.2.4 点蚀损伤板屈曲强度评估公式
• 4 船体结构屈曲强度评估系统设计方案
• 4.1 系统总体设计
• 4.1.1 系统设计原则
• 4.1.2 系统数据流图
• 4.1.3 系统功能概述
• 4.1.4 系统功能模块
• 4.1.5 系统界面设计
• 4.2 相关技术介绍
• 4.2.1 .NET Framework体系结构和开发平台
• 4.2.2 ADO .NET数据库相关技术
• 5 船体结构屈曲强度评估系统的关键技术
• 5.1 三维模型显示在结构屈曲评估系统中的实现
• 5.1.1 OpenGL介绍
• 5.1.2 VB .NET环境下调用OpenGL框架的实现
• 5.1.3 三维模型的绘制
• 5.1.4 三维模型的操作
• 5.1.5 三维模型局部选取的实现
• 5.2 腐蚀损伤的结构屈曲强度评估的实现和屈曲结果云图的可视化
• 5.2.1 腐蚀体积的计算
• 5.2.2 屈曲结果云图可视化的实现
• 5.3 数据库的设计与实现
• 5.3.1 数据库的建立
• 5.3.2 数据库相关操作
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢