基于IACS共同规范的油船极限强度及敏感性分析

摘要

船体梁总纵极限强度分析是有关船舶安全性的一个很重要的问题。结构破坏几乎总是非线性的．几何非线性或者材料非线性，而且两种形式的非线性还可能同时发生，并且船体截面的组成单元(一般是加筋板单元)在达到材料屈服应力之前还可能发生多种形式的屈曲。这就给船体极限承载能力的分析带来了困难。因此要分析船体梁的总纵极限承载能力，首先要准确得到加筋板单元的应力．应变关系。本文基于IACS共同规范，采用逐步破坏法，针对油船的总纵极限强度研制了相应的计算程序。 逐步破坏法首先将船体截面离散成不同的加筋板单元，根据实际受力情况，将单元分成受拉区和受压区。受拉区单元由理想弹塑性理论得到其应力．应变关系曲线；受压区单元又分成一般单元和硬角单元。当船体梁在中垂或中拱状态下时，设定一个初始曲率，根据各个单元对瞬时中和轴弯矩的贡献，累加得到相对于这个曲率的总弯矩，然后判断弯矩是否达到极值，如未达到，则增加曲率，重复上述过程，直到弯矩为极值为止。 为实现上述过程，作者采用FORTRAN90语言编写了相应的计算程序。作者的程序可解决如下问题：油船船体梁的极限承载能力以及加筋板单元的各种破坏模式的应力-应变关系曲线，不同曲率对应的弯矩值，以及船体梁的极限弯矩。本文对典型箱形梁模型和实船计算了极限弯矩，对比用相关程序计算的结果及试验值，结果是令人满意的。另外对一艘双壳油船计算了考虑腐蚀增量的极限弯矩，并与不考虑腐蚀增量的极限弯矩进行了比较。作者还用一步法计算了两个典型箱形梁模型和两条油船的极限弯矩，并与作者的程序解比较，结果表明两种方法的计算结果相差很小。对箱形梁模型的某些参数如弹性模量、屈服应力和带板厚度等做了系统的分析，并且得到了它们的敏感度值，另外，对双壳油船还分析了屈服应力、弹性模量和带板厚度对极限弯矩的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章概述

1.1课题来源、目的和意义

1.1.1课题来源

1.1.2课题研究的目的和意义

1.2船体梁极限强度的发展历程和研究现状

1.2.1船体梁极限强度的问题

1.2.2船体极限强度的研究现状

1.3本论文的主要研究内容

第2章双壳油船屈曲和极限强度

2.1引言

2.2船体梁极限强度

2.2.1船体梁极限强度定义

2.2.2应用

2.2.3假定

2.3应力-应变关系曲线

2.3.1板及纵骨

2.3.2硬角

2.3.3结构单元的弹性-塑性失效

2.3.4梁柱屈曲

2.3.5扭转屈曲

2.3.6折边型材制成的扶强材局部屈曲

2.3.7扁钢制成的扶强材腹板局部屈曲

2.3.8横向加筋板格的屈曲

2.4与散货船应力-应变关系比较

2.5本章小结

第3章船体梁极限强度的逐步破坏法

3.1引言

3.2逐步破坏法的基本原理

3.3基于逐步破坏法的简化方法计算步骤

3.4逐步破坏法计算程序的说明

3.4.1程序设计特点

3.4.2程序功能

3.4.3程序内容

3.4.4程序结构

3.4.5程序参数输入说明

3.5本章小结

第4章箱形梁模型和实船计算

4.1引言

4.2典型箱形梁模型极限强度计算

4.2.1 Reckling No.23箱形梁模型

4.2.2 Nishihara箱形梁模型

4.2.3 Dowling No.2箱形梁模型

4.3实船极限强度计算

4.3.1 Energy Concentration油船(VLCC)分析

4.3.2某散货船(bulk carrier)实船分析

4.3.3某双壳超大型油船(double hull VLCC)实船分析

4.3.4某集装箱(container ship)实船分析

4.4考虑腐蚀增量的实船极限强度计算

4.4.1腐蚀增量

4.4.2考虑腐蚀增量的双壳油船极限强度计算

4.5本章小结

第5章船体梁极限强度的一步法

5.1引言

5.2计算极限能力的一步法

5.2.1计算流程

5.2.2假定

5.3箱形梁模型及实船极限强度计算

5.3.1 Reckling模型极限强度计算

5.3.2 Nishihara模型极限强度计算

5.3.3 Energy Concentration VLCC极限强度计算

5.3.4 Double hell VLCC极限强度计算

5.4小结

第6章敏感度探讨

6.1引言

6.2 NISHIHARA模型参数分析

6.2.1参数一(屈服应力)的影响

6.2.2参数二(弹性模量)的影响

6.2.3参数三(板厚)的影响

6.3实船参数分析

6.3.1屈服应力对极限强度的影响

6.3.2板厚对极限强度的影响

6.3.3弹性模量对极限强度的影响

6.4敏感性分析

6.5本章小结

第7章总结与展望

7.1本文结论

7.2本文的进一步工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研项目