极限强度模型试验非线性相似准则研究

摘要

近几十年来，船体结构失效导致的海难事故不断增多，造成了难以估计的人命、财产损失，此外，船舶（特别是油船、化学品船等）海难事故还会引起自然界难以承受的环境污染与生态破坏，危害严重。随着社会的发展，国内外学术界、国际船舶组织对结构安全与可靠性的重视程度越来越高。极限强度表征的是最真实的结构承载能力。极限强度计算方法有很多，对于新船型或新结构型式的船舶而言，模型试验是揭示其极限承载能力最根本、最有效的方法。模型试验法作为一种重要的研究方法，广泛应用于船体结构极限强度研究。 为保证极限强度模型试验结果能换算到实船上，必须保证试验模型与原型（实船）的相似性。现有的相似理论基于线弹性假定，仅能保证模型与原型线性阶段的相似性，导致模型试验仅能用于船体梁极限载荷作用下的变形破坏机理的研究，模型极限承载能力难以预报实船极限承载能力。 本文进行的研究工作如下： 1）根据经典梁理论和薄壁梁扭转理论，分析船体梁在相应载荷作用下的结构响应特征；基于畸变相似理论，推导出相应的相似准则，保证模型和原型弹性范围内相似； 2）分析船体梁弯曲载荷作用下的逐次崩溃特征，研究影响极限强度的特征参数，提出了弯曲载荷作用下的非线性相似准则； 3）探索船体梁扭转载荷作用下的逐次崩溃特征，分析剪切载荷作用下平板和加筋板的屈曲屈服特性，研究了影响其极限强度的特征参数，提出扭转载荷作用下的非线性相似准则。 依据该相似准则，设计了系列相似模型，使用数值计算方法验证了其可行性。该非线性相似准则的提出，弥补了现有极限强度模型试验的不足，使得模型试验结果能够换算到实船上去，为新船开发、新结构型式的安全可靠性提供了可靠的依据。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题研究背景、目的及意义

1.2 船体结构极限强度评估方法

1.3 本课题研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 相似理论

2.1 相似理论

2.2 线性相似分析

2.3 非线性现象

2.4 本章小结

第3章 弯曲非线性相似准则

3.1 前言

3.2 相似关系推导

3.3 典型加筋板结构相似准则验证

3.4 船体梁相似准则验证

3.5 本章小结

第4章 扭转非线性相似准则

4.1 前言

4.2 平板剪切极限强度理论

4.3 影响加筋板剪切极限强度的因素

4.4 扭转非线性相似准则

4.5 非线性相似准则验证

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 本文主要完成的工作

5.2 本文创新点

5.3 不足与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果