复合载荷作用下船体极限强度计算研究

摘要

不同于传统的以线弹性理论为基础的船体结构总纵强度校核方法，极限强度的定义由于考虑了局部构件的失效以及材料和几何非线性的影响，能更准确地对船体结构的强度储备进行评估，从而能在保证结构的安全性与可靠性的基础上，提高船舶材料的利用率。
　　现有的研究中对船体极限强度的计算大多围绕剖面结构的纯弯或纯扭极限强度进行，而没有考虑其他外载荷对船体结构的作用。但船体结构在航行过程中实际受到的是弯矩、扭矩、货物载荷、静水压力以及水动压力等多种外载荷的联合作用，这些外载荷势必都会对船体的极限强度产生一定的影响。因此有必要对结构在复合载荷作用下的极限强度进行研究。围绕这一目的，本文采用非线性有限元法，在合理地考虑结构初始缺陷、边界条件、单元尺寸类型等影响因素的基础上，主要完成了以下几个方面的工作：
　　1）回顾了极限强度在船舶结构工程领域的发展历程，介绍了几种研究极限强度的常用方法，并对非线性有限元法的原理进行了详细地阐述；
　　2）介绍了加筋板结构的6种破坏模式，并对130m多用途江海直达船船底加筋板结构进行了复合载荷作用下的极限强度计算研究，探讨了双向轴压力和侧面压力对结构极限强度的影响；
　　3）对一经典箱型梁模型进行了纯弯极限强度的计算并与实验值进行了对比分析，验证了非线性有限元法求解结构极限强度问题的可靠性；
　　4）对同一经典箱型梁模型在弯扭组合载荷以及外部水压力的联合作用下的极限强度进行了研究，证明了外部水压力对于结构极限强度的影响，并拟合得到了极限弯矩和极限扭矩的关系式；
　　5）以130m多用途江海直达船舱段模型为研究对象，结合不同装载航行工况，对其进行了复合载荷作用下的极限强度计算研究，并在此基础上提出了一套有效地评估船体结构强度储备的计算方法。

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第1章 绪论

1.1立题背景和意义

1.2国内外研究概况

1.3船体极限强度计算方法概述

1.4本文的研究内容和研究方法

第2章 非线性有限元法原理

2.1引言

2.2非线性有限元问题的分类

2.3非线性有限元法原理

第3章 复合载荷作用下加筋板极限强度研究

3.1引言

3.2加筋板失效模式

3.3加筋板极限强度有限元计算研究

3.4本章小结

第4章 复合载荷作用下箱型梁极限强度研究

4.1引言

4.2箱型梁极限强度有限元计算研究

4.3本章小结

第5章 复合载荷作用下江海直达船极限强度研究

5.1引言

5.2江海直达船极限强度有限元计算研究

5.3极限强度衡准研究

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1创新点

6.2本文主要研究工作总结

6.3进一步的研究工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目