船体结构极限强度研究进展 2006

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20年 1 06 0月第 5期

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[舶结构]船

船体结构极限强度研究进展谭开忍李小平(0 7 8研究所上海 20 1) 0 0 1

[关键词]船体结构；极限强度；试验研究[摘要]综述了船体结构极限强度的研究现状，析了加筋板、分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。 [图分类号] 6.3中 U6 14[献标识码] 文 A[章编号] 0 195 (0 6 0—0 90文 1 0—8 5 2 0 ) 50 1—7

Re e r h d v l p e t o l i a e s r n t f h l t u t r s a c e e o m n f u tm t t e g h o u ls r c u eTa a r n LiXi o n n K ie a pi gKe wo d: u lsr cu e li t te g h;til e e r h y r s h l tu t r;utma esr n t ra s a c rAb t a t Th e e r h d v l p n f li t t e g h o u l t u t r ss m ma ie n h a c l t n s r c: er s a c e e o me to tma es r n t fh l s r c u ei u u rz d a d t e c l u a i o me h d o li t t e g h o t f n d p a e, u lp a e rl g n u l id ri a a y e s wel st e t o f u tma e s r n t f i e e l t h l l t d g i a e a d h l g r e n l z d a l a h s f l s t i l e e r h o li t t e g h o u ls r c u e ra s a c n u tma e s r n t fh l t u t r . r

1前言 随着船舶工业的快速发展，结构分析和设计技术的不断进步，体结构设计和材料的使用都更加船经济合理，体结构在承受极限环境作用下的最终船强度问题日益突出起来，究船体结构在极端载荷研作用下的整体力学行为和极限强度，为了国际船成舶力学领域的热点问题。自1 6 9 5年C lwel一个 ad l第开始计

算船体梁的极限强度以来，体结构极限强船度的研究取得了相当大的进展。主要是在加筋板、船体板架和船体梁的极限强度的分析计算理论和计算方法等方面进行了大量的研究，取得了相当可观的

2加筋板的极限强度分析船体板是船体结构的基本组成部分，究船体研结构的极限强度计算，首先得从板的极限强度计算分析开始。船体板及加筋板的极限强度研究方法从数学手段上看，以分为解析法、可半解析法和数值方法。从分析方法上可分为利用有效带板宽度概念的方法、用试验数据回归的经验公式法和应用相关利方程的方法。

Pi a k等[] 1研究了弹性扭转约束边界条件下板 的屈曲强度特征，得到了支撑构件沿一边或四边并弹性扭转约束条件下的屈曲强度的简单设计公式。 S en等[推导了双轴向压应力和侧向压应力共同 te 3作用下板的屈曲和极限强度的简化方程。P i a k

研究成果。于船体结构极限强度的试验研究，对主要是对船体梁的模型试验研究，极限强度的理论研为究提供了一定的试验数据。本文对关于极限强度问

等[推导了在双轴向压应力、 4 边缘剪应力和侧向压

题的研究现状进行了探讨，展望了今后的船体结并构极限强度研究的方向和难点问题。

应力作用下，支板的弹性屈曲方程，来又将残余简后应力考虑到屈曲设计公式中去。Ya[研究了单 o等 6]

[收稿日期] o 6—2 2 o—7 8[作者简介]开忍 (9 4 7 )男，家族，北恩施人，程师，士，事船舶与海洋工程结构强度研究和设计。谭 17.-,土湖工博从李小平 (9 9 9,, 1 6 .一)男汉族，江西高安人，究员，事船舶与海洋工程结构强度研究和设计。研从l 9

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轴向压应力作用下焊接残余应力和初始变形对板的屈曲和极限强度的影响。大多数船级社关于船体板的弹塑性屈曲强度的计算采用的是 J h s n O tn o n o— se—

船体板架边界却是介于简单支持

和刚性固定两种极端情况之间的弹性约束情况。船体板架结构的屈曲强度很大程度上依赖于板架边界上的约束。S eneu vn er d通过假定一依赖于横向骨架的固

fl式，公式是通过一种修正系数的方法把塑 e d公该性屈曲强度用弹性屈曲强度来衡量。P i ak等和 F— u

定程度的惯性矩来代替真实惯性矩的方法对约束加以考虑。 a ln r[3出了一个考虑边界约束的 F uk e等 1提 1分离梁解，同时还提出了计算板架边界弹性约束的方法。 a h k t推导了一个分离梁解，采用的 Ad me a E] a所挠度曲线相应于柔性杆在两种极端边界情况下的复合形式。平[3用符合船舶实际情况的弹性转动杨 1采 3

j u o等[通过建立在非线性有限元方法基础上的 i b k 7]曲线拟合得到了新的塑性屈曲强度修正经验公式。对于受压板的屈曲和后屈曲状态的分析，效有宽度的概念是十分有效的设计方法。在预测板的极限强度方面，效宽度的概念也得到了广泛的应用。有 Ue a等推导了受双轴压应力、 d剪应力，考虑初并

约束边界条件，得了计算船体板架的几种不同的推计算方法。

始变形和焊接残余应力情况下，有效宽度的计算板公式。P i[导出了有效宽度的解析计算公式， ak等 9

实际船体板架失稳时，些材料的压缩应力已有进入非线性状态，需进行弹塑性稳定性计算。传统的常用计算方法是对材料压缩应力进入非线性状态

并建议在船体板格极限承载能力分析中采用他们给出的解析公式。崔维成等 H]出了横向载荷作用下 o提

缺陷加筋板有效宽板宽的一个计算方法。 在研究船体结构极限强度时，要计算加筋板需的极限强度。船舶中的加筋板通常受到组合载荷的

时，入应力修正概念，引即按弹性分析用解析公式或有限元法求得欧拉应力以后，过表格、通图谱或公式

作用，中主要的载荷分量为轴向压应力。一般地，其 受到轴向压力作用的加筋板的可能破坏模式包括： 总体屈曲后的总体破坏；强筋之间的板格局部屈加曲后引起的总体破坏；强筋 (转动 )部屈曲或加无局

屈服后引起的总体破坏；加强筋弯扭屈曲 (侧屈 )整，个加筋板随之丧失承载能力；筋板的整体屈服。 加目前已经有一些预测加筋板极限强度的理论方法，这些方法大多建立在梁柱法基础上，主要特点是对其

的修正得到临界应力。常采用~曲线来考虑非u y uY

线性影响。钢材，果≥2 5则认为稳定性得到对如 .,u Y

了保证；否则按值查出相应的 oy要求该结构所 ', cuy

承受的压应力不得大于 oy并有足够的稳定性储 ', c备。由于材料的修正曲线并不相同，且复杂的结构而组成使各构件的内力分布并非均衡，线模量的变切化也各处不一样，统一的修正方法进行简单处理用是十分近似的。 有限元法可以计算各种复杂和不规则的板架。 这种方法考虑了各种实际存在的复杂因素。例如，支柱的任意方式布置，种舱口形式，材断面的任意各桁变化以及各种边界条件等等。船体板架的稳定性可以采用通用有限元软件进行计算。

加筋板用有代表性的板筋组合结构来建模，用板筋组合结构来代替加筋板的力学行为。P ryRo et er— b r—s n方法假定， o当外层纤维达到材料屈服强度时，加

强筋及其附连带板将发生破坏。 a D s和Gas e对 ri等 d加筋板的极限强度计算方法进行了比较研究，这在些研究中发现对于同一结构，预测强度有明显的不同。通过分析发现，造成这些差异的主要原因在于：

破坏模式、效板宽、始缺陷和转动约束等。有初

4船体梁总纵极限强度分析自船体结构总纵极限强度的概念提出以来，船体梁总纵极限强度的分析方法 …… 此处隐藏：19775字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……