船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响.本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险.网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险.初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子.     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险。网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险。初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子。     

点蚀损伤船体结构板的极限剪切屈曲强度研究

腐蚀损伤导致船体结构板的极限承载能力大幅度下降。文章采用腐蚀体积描述板的点蚀损伤程度,模拟船体结构板的点蚀损伤形态,在点蚀损伤板模型中变化板的厚度、点蚀数目、点蚀直径以及点蚀分布等要素,实施系列有限元数值模拟计算,在进行理论分析的基础上,采用统计学方法,建立了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的评估方法,得到了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的计算公式。从而确立了基于腐蚀体积的点蚀损伤船体结构板极限剪切屈曲强度的评价技术,可为在役海船点蚀损伤后的安全性评估提供有效的技术手段。     

船体梁弯曲极限强度分析

针对船体梁极限强度计算问题,研究基于弯曲承载力的极限状态分析技术。分析总结船体梁极限强度分析方法及研究现状,阐述简化逐步破坏法(Smith逐步破坏法)的技术流程,探讨基于非线性有限元极限强度分析技术中各参数设置对计算结果的影响。在简化逐步破坏法计算结果的基础上,利用非线性有限元法评估基于单跨模型和舱段模型的船体梁极限强度,并探究上层建筑对极限承载力的影响。     

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法，基于有限元的计算思想，将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构，然后利用船体梁在破损时的应力分布，精确计算了船体梁的极限强度，并对加筋板受压时可能出现的5种屈曲形式作了分析，给出了考虑这5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式；以某大型散货船为例，对船体的极限强度进行了评估，结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法,分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式,对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法,计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响,同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法,确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数,推导了局部安全因子,可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

船体结构加筋板极限强度的影响因素

采用非线性有限元软件ABAQUS,应用弧长法对船体内部加筋板进行极限强度影响参数研究.分析不同的初始挠度大小、焊接残余应力大小、模型范围、边界条件、有限元网格尺寸、材料应力应变曲线和侧压力对单轴受压加筋板极限强度的影响.通过对加筋板计算模型的参数进行研究可知,侧压力的存在和结构的初始挠度大小会对加筋板的极限强度产生显著影响,该研究可为加筋板极限强度计算模型的正确选择提供参考.     

船体结构加筋板极限强度的影响因素

为了探究邮轮异型甲板结构的强度底数,针对邮轮剧院布置使用的非常规阶梯甲板进行极限承载力研究。

基于ABAQUS准静态方法计算阶梯甲板的极限承载力,确定结构的薄弱位置,并与常规甲板失效模式进行对比,同时探究甲板、纵骨、纵桁腹板以及纵桁面板厚度变化对结构极限承载力的影响,提出支柱加强和纵桁加强两种结构优化方法。

结果表明：阶梯甲板的失效主要发生在高度差最大的层交界处,极限承载力较常规甲板大幅下降,对应的压缩位移和塌陷深度明显增大;极限承载力会随甲板、纵骨、纵桁腹板以及纵桁面板厚度的增大而增大,其中纵桁腹板厚度变化的提升效果最显著;在结构薄弱位置增设支柱,或增大该处纵桁腹板高度能有效提高结构的极限承载力。

所做研究对指导现代邮轮特殊甲板的设计和优化具有重要意义。

     

船体板和加筋板的屈曲及极限强度研究综述

船体板和加筋板的屈曲及极限强度是船舶结构强度设计的重要内容,近年来研究成果颇丰,为了能够更方便地对其展开学习和研究,对近十几年来国内外钢质船体板和加筋板的屈曲及极限强度研究进展进行综述。主要叙述了静态加载范畴下的研究现状,分别按照试验法、数值计算法、解析法和综合性方法 4种不同研究方法,对完整结构和含有开口、裂纹、腐蚀、凹痕几种不同损伤的非完整结构,在承受单一载荷或联合载荷作用下的极限强度研究成果进行系统的概述,并介绍加筋板低周疲劳和动力屈曲的研究必要性和部分研究成果,讨论各研究方法的优劣性,对一些重要的定性研究结论进行汇总,指出6个需要进一步展开研究的问题。     

破损船体极限强度估算

本文在破口尺寸及结构进入塑性状态范围为已知的前提下，用塑性分析的方法，对破损船体结构的极限承载能力作了分析，同时，也考虑了可能发生的屈曲现象的影响。本计算结果可作为舰船生命力，可靠性研究的依据。     

破损船体的剩余极限强度分析

基于ABS和DNv规范关于剩余强度规范要求,对船舶碰撞与搁浅的破损部位和范围的假定,考虑了发生碰撞与搁浅破损后,其船体梁剩余有效剖面的非对称性和可能发生不同程度倾斜的情况,采用结构共同规范(CSR)中的逐步破坏分析方法和船体梁非对称剖面计算模型,分别计算了散货船和油船破损船体在两种破损模式和不同倾斜情况下的剩余极限强度,并对不同破损范围的影响进行了分析和比较。研究结果为协调结构共同规范(HCSR)的制定提供了有价值的参考。     

船体板和加筋板的屈曲及极限强度研究综述

  目的  为记录和分析轴向受压加筋板的实际屈曲失效历程,开展基于三维数字图像相关（3D-DIC）方法的加筋板轴向受压屈曲失效路径试验研究。  方法  建立测量轴向受压加筋板的三维变形场方法,通过用有限元分析软件ABAQUS进行数值仿真计算,确定几种不同尺寸加筋板试件并开展加载试验,使用3D-DIC方法测量轴压加筋板屈曲失效全场位移和应变信息,获取轴压加筋板的屈曲失效路径。  结果  试验结果表明：在初始压缩阶段,加筋板局部各跨出现了屈曲鼓包,且数目会随着载荷的增加而逐步增多;在后屈曲阶段,加筋板承载能力逐渐降低而离面位移持续增大,板格的屈曲波形发展合并为最终的位移分布;加筋板最终的失效模式表现为板的整体屈曲失效和加强筋的扭转屈曲失效。  结论  采用3D-DIC方法试验研究轴向受压下加筋板的屈曲失效路径,所得结果可为加筋板稳定性数值计算方法的研究提供可靠的验证信息。     

船体结构极限强度研究进展

综述了船体结构极限强度的研究现状,分析了加筋板、船体板架和船体梁极限强度的计算方法以及船体结构极限强度的试验研究。     

液化天然气船船体极限强度分析

分别运用基于非线性有限元法的通用软件MSC/Mare以及基于逐步破坏法的自编程序SUS对1艘液化天然气(LNG)船的船体极限强度进行分析.探讨了LNG船船体极限强度计算的思路和方法,并将两种方法对该船的船体极限强度计算结果进行比较分析.结果表明,利用MSC/Marc程序对LNG船进行船体极限强度分析的结果与简化方法(SUS)的结果相近,并得出了一些有价值的结论.     

复合材料船体纵向极限强度可靠性分析

把船体甲板或船底板结构视为是一系列加筋板单元的组合，然后利用复合材料梁柱理论计算船体加筋板单元构件的极限承载能力，最后用Smith法计算复合材料船体的极限承载能力。由于复合材料船体纵向极限强度的极限状态方程不能简单地用船体各参数显式表达，故将近年发展起来的响应面法与JC法相结合，对复合材料船体纵向极限强度进行了可靠性分析。并讨论了影响船体纵向极限强度可靠性各变量的敏感性。     

破损船体极限强度非线性有限元分析

本文基于通用有限元系统,结合船体破损机理和初始缺陷处理方法,建立船体极限强度非线性有限元分析的完整框架.利用对水面舰船和双壳油船极限强度模型试验的比较验证,合理解决非线性有限元分析的关键技术,并对完整和破损船体极限强度进行非线性有限元法分析.然后,在模型试验和非线性有限元分析的基础上提出面向设计的适合破损船体和双向弯曲状态的船体极限强度分析的改进解析方法.     

受损船体极限强度分析与可靠性评估

对预报船舶极限强度的解析公式作局部改进，使其更有效地用于评估或预报现代船舶剩余极限强度。将该方法同MVFOSM相结合，对一艘油船进行了完整船体（新建／老龄）与受损结构（搁浅／碰撞）极限总纵强度分析和可靠性评估及预报；某些结论可作为深入研究剩余强度理论或指导实船结构设计的参考。     

船体梁极限强度的近似计算

船体梁的总纵强度是反映船舶结构安全可靠的最基本的强度指标。船体结构极限强度评估对于船舶结构初步设计、使用、维护和维修都非常重要，因此船体梁极限强度研究成为近几十年来船舶工程界的热点研究课题之一。到目前为止有两种典型的加筋板和船体梁的极限强度分析方法，它们是直接计算法和逐步破坏分析法。本文基于加筋板单元的平均应力应变曲线和逐步破坏分拆方法，提出了加筋板和船体梁极限强度的简化分析方法，考虑了初始挠度和残余应力对加筋板单元极限强度的影响。数值结果表明，采用本文简化方法得到的结果与有限元计算结果或其它逐步破坏分析结果比较符合。