考虑焊接初始缺陷的船体结构极限强度研究

摘要

对船体梁的纵向弯曲极限强度的准确评估是船舶结构设计的基本方面，焊接初始缺陷的存在会影响结构的刚度与极限强度。准确预测焊接后的残余应力与变形对极限强度的研究有重要的意义。本文将热弹塑性有限元方法与船体结构极限强度数值方法相结合，更加合理地考虑焊接初始缺陷对于船体结构极限强度的影响。为了进行理想剖面船体结构的极限强度分析本文主要进行了以下工作：
　　(1)利用热弹塑性有限元法与具有截面积分的shell/solid单元模型进行板架纵骨焊接的温度场与应力场分析。在此基础上比较分析了不同边界条件对焊接变形与残余应力结果的影响。将板架周围的结构简化为加筋板的固定边界，更合理地反映板架中的纵骨焊接变形情况。
　　(2)以理想舱段结构中的纵骨焊接作为研究对象，考虑结构周围材料对加筋板焊接模拟的影响，计算由焊接引起的残余应力和变形初始缺陷。
　　(3)将理想舱段结构离散为加筋板单元与硬角单元，以加筋板单元为研究对象，采用非线性有限元方法进行极限强度分析。将热弹塑性有限元分析得到的焊接初始缺陷引入极限强度的分析中，比较有无初始缺陷以及不同的焊接分析边界对结构失效模式与极限强度的影响。得到筋板单元失效后包含后屈曲段的完整平均应力应变关系曲线，进行箱型结构极限强度的逐步破坏法分析。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究内容

第二章 焊接模拟基本理论和数值方法

2.1概述

2.2焊接变形与应力产生机理

2.3热弹塑性有限元分析原理

2.4非线性问题的求解

2.5本章小结

第三章 船体板架加筋板焊接模拟边界条件研究

3.1概述

3.2问题描述

3.3船体板架纵骨焊接模拟

3.4加筋板焊接模拟边界条件研究

3.5本章小结

第四章 理想剖面船体加筋版单元焊接数值模拟

4.1概述

4.2研究对象

4.3计算模型

4.4温度场分析

4.5残余应力与变形

4.6本章小结

第五章 考虑焊接初始缺陷的理想剖面船体结构极限强度分析

5.1概述

5.2逐步崩溃法

5.3加筋板单元平均应力应变曲线

5.4理想剖面船体极限强度分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

参考文献

致谢

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