玻璃钢游艇总纵弯曲下的结构可靠度计算

摘要

随着我国游艇设计与建造业的兴起，如何在一定概率下保证游艇结构的安全成为设计者必须考虑的问题，传统游艇艇体强度校核采用确定性方法，这种采用安全余量的方法不能保证结构每个位置在一定概率下是安全的，因此寻求一种既能保证艇体结构强度又能使结构安全分布合理的计算方法，是游艇设计的未来发展方向之一。上世纪60年代在船舶领域逐步发展起来的可靠性理论，将概率统计理论与结构力学理论相结合，以可靠性指标和失效概率表示结构的安全性，能够解决上述问题，在钢制船舶领域得到了广泛应用，但在复合材料游艇领域可靠性方面的研究较少。
　　本论文基于船舶领域可靠性理论，引入游艇结构可靠度研究。通过游艇总纵弯曲下的载荷分布规律、非线性有限元法计算结构极限强度的理论基础以及结构可靠度的常用计算方法，引入对某实际游艇的可靠度计算。以Maxsurf软件模拟该艇总纵极限工况下的波浪与载况，得出不同工况下艇体所受重力与浮力的分布，结合游艇规范对游艇有限元直接计算的建议，建立游艇仿真计算模型，得到总纵弯曲极限工况下全艇应力的分布，再根据复合材料失效准则建立艇体板材的极限方程，应用响应面法计算艇体各危险截面中结构交接处的可靠度。研究中应用准静态分析法模拟游艇在中拱和中垂状态下逐步弯曲至发生破坏的过程，得到艇中分段的极限承载能力;根据游艇在极限工况下的受力平衡条件，建立艇体结构极限状态方程，采用JC法计算艇体结构在各极限工况下的可靠度。最后，论文对以两种方法得到的游艇可靠度结果进行分析。
　　论文以Maxsurf软件模拟波面，得到游艇的重力和浮力分布，克服了ABAQUS模拟波浪载荷不灵活的问题;以受力平衡条件和材料失效准则两个方面计算玻璃钢游艇的可靠度，后者结合有限元受力分析结果与复合材料层合板可靠度计算方法求解全艇各位置的可靠度，为可靠性理论在游艇结构校核方面的应用提供借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究目的及意义

1．2 游艇结构可靠性国内外研究现状

1．3 研究主要内容及章节分布

第2章 非线性有限元分析与可靠性理论基础

2．1 游艇总纵弯曲下的载荷分析

2．1．1 静水载荷分析

2．1．2 波浪载荷分析

2．2 非线性有限元法计算极限强度理论基础

2．2．1 非线性有限元法的基本原理

2．2．2 非线性有限元法分析中的相关因素

2．3 游艇结构可靠度计算方法

2．3．1 结构可靠度原理

2．3．2 JC法计算原理

2．3．3 响应面法计算原理

2．4 本章小结

第3章 总纵弯曲下游艇结构极限强度计算

3．1 游艇有限元分析计算流程

3．2 直接计算法分析游艇总纵弯曲下受力情况

3．2．1 艇体几何模型建立

3．2．2 材料参数定义

3．2．3 全艇网格划分

3．2．4 艇体载荷施加

3．2．5 艇体结构边界条件

3．2．6 艇体总纵弯曲受力分析结果

3．3 非线性有限元法计算艇体结构极限强度

3．3．1 准静态分析主要参数

3．3．2 分段有限元模型

3．3．3 艇体分段极限强度计算

3．4 本章小结

第4章 游艇结构可靠度计算与分析

4．1 JC法计算艇体可靠度

4．1．1 JC法计算过程

4．1．2 JC法计算模型及参数确定

4．1．3 实例分析

4．2 响应面法计算艇体可靠度

4．2．1 响应面法计算流程

4．2．2 响应面法计算模型

4．2．3 实艇计算

4．3 计算结果分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

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