4.3海洋平台结构的屈曲分析

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第四章 结构稳性强度分析

浮式平台设计基础

2011年2月

第四章 结构稳性强度分析Structural Stability Strength Analysis and Design

第三节 结构屈曲强度分析Structural Buckling Strength Analysis

船舶工程学院 深海工程技术中心(DERC) 邓忠超 2011-2

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内容提要

板式结构曲屈形式 影响板式结构稳性强度的因素 板式结构稳性强度设计 壳式结构曲屈形式 影响壳式结构稳性强度的因素 壳式结构稳性强度设计

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加筋板的典型形式

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方法的使用性

结构分级概念：板、纵骨和横梁。纵骨具有足够的刚度 支撑板，横梁具有足够的刚度支撑纵骨，这样才能得到 较好的结果。 最好适用于纵骨平行沿一个方向 这些假设与海洋工程实践吻合较好 结构分级的假设使其可以一一考虑不同的单元(构件) 实际上“各级结构”是共同相互作用的。分级假设的做 法并不是一个完美的方法，但简单易行。经过实践证明 这种做法是有效和适用的。 下面从板开始分别讨论各级构件的力学行为。

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板的属性

板的基本受力形式如下：

短边受压的矩形板 长边受压的矩形板

只受剪切应力的矩形板具有横向载荷的矩形板

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有效宽度

在实际的加筋板结构中，应 力分布沿板截面不是均匀的； 有效宽度的概念是“带板” 的产生基础，需要合理的计 算骨材和横梁的带板。

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横向载荷的作用

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横向载荷与轴向受压的联合作用

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横向压力对结构屈曲的影响

因为横向载荷的作用导致的结构变形一般与 纵向压缩导致的结构屈曲变形不同，所以横 向载荷对纵向压缩屈曲的影响很小。 连续大面积的横向载荷的作用回导致产生近 似固定端条件，横向载荷影响较小。

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板的屈曲校核

板的校

核有两种状态:

使用性极限状态，承载能力 使用典型的线弹性屈曲假设 许多情况下板的使用性校核要求满足一定的宽后比b/t 疲劳不是一种使用性的校核

使用性校核与不可接受的变形有关

极限状态的校核与板的承载能力有关

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加强材的屈曲

失效形式

总体屈曲 面板的局部屈曲 腹板的局部屈曲 加强材的扭转屈曲 与板不同，横向的载荷的影响不可忽略 与柱子的受横向载荷的影响相似

横向载荷的影响

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加强筋的屈曲

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加强筋的屈曲校核

加强筋应该为板提 供足够的支持

加强筋作为梁柱考 虑屈曲形式

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板导致失效与加强筋导致的失效

板导致的失效是指靠近 板的一侧受压，导致的 屈曲。 加强警导致的失效指靠 近骨材的一侧受压导致 的屈曲。

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等效梁柱

等效梁柱需要下面的参数

有效横截面积 等效轴向力 跨距 弯矩 扭转屈曲强度

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横梁的屈曲校核

横梁应该支撑纵骨 与纵骨具有相同的失效形式 另外横梁还具有倾斜和腹板屈曲的失效形式横梁承受板和纵骨传递的总外力。 横梁与纵骨一样采用具有带板的等效梁柱来校核屈曲强 度。 如果横梁的柔度小于0.2,或者横梁的轴向应力可忽略， 不必校核屈曲强度 轴向压缩应力和柔度大于0.2的横梁需要校核屈曲强度。 校核方法与加强筋相同。

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屈曲计算实例

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