基于CSR的船体梁极限强度与破损剩余强度研究

摘要

船体总纵极限强度是指船体抵抗整体崩溃的最大能力，极限弯矩为其衡准，它的分析计算是船舶结构设计的基本任务之一，也是判断船体承载能力的一项重要指标。
　　 本文主要分析了船体梁加筋板在受压状态下可能发生的各种屈曲模式，简单列举了规范中给出的各种应力应变关系，并以此为本文编制软件提供理论依据。由于在船体梁总纵极限强度的计算过程中，需要考虑材料和几何的非线性影响，如果依旧用传统的方法计算船体梁极限强度，必然不能够满足模拟真实船体的情况。所以本文用逐步破坏分析方法来计算船体梁极限强度，人为的设置加载方式来对船体梁横截面分步加载直至破坏，最终得到极限值。本文在VB的开发环境下，设计完成了界面简单、数据输入方便的计算软件，从而大大提高了计算效率，并也保证了计算精度。
　　 另外一种非常有效的方法是使用非线性有限元软件来计算船体梁总纵极限强度。现今被广泛采用的有限元分析软件有ANSYS，MARC，MSC/NASTRAN，ABAQUS，ADINA等。若能合理比较好的模拟结构的真实情况，非线性有限元软件同样能获得精确的极限强度值。本文在用Prtran建模的基础上，用Marc中的弧长法来计算Nishihara箱型梁及某大型优选散货船实船，并得出与本文所编软件结果接近的数据。
　　 文中根据规范ABS SafeHull中指出的破损船体梁剩余强度的评估准则、计算模型及计算方法，在原有完整船舶的基础上进行单元的删减来模拟破损船舶，来计算剩余极限强度。由于破损船体梁是在一种非常状态，船体梁会发生一定角度的侧倾，所以中和轴调整时不仅要考虑平移，而且还需要进行角度的转动。
　　 最后，本文以逐步破坏分析法编制开发了一套实用的船体梁极限强度和破损剩余极限强度的计算程序，计算所得结果与诸多学者结果值和有限元值比较发现，本文开发的软件具有较好的精度，可以方便的应用于船体梁极限强度的计算和校核。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 立题背景和研究意义

1.2 船体梁极限强度的研究概况及发展历程

1.2.1 船体梁极限强度的问题

1.2.2 船体梁极限强度理论研究的现状

1.2.3 船体梁极限强度试验研究的现状

1.3 破损船体梁剩余极限强度的研究情况

1.4 论文研究工作的主要内容

第二章 加筋板极限强度

2.1 基本理论

2.2 加筋板的屈曲种类及计算公式

2.2.1 整体弯曲屈曲

2.2.2 筋板交界处屈曲

2.2.3 梁柱屈曲

2.2.4 加强筋腹板的局部屈曲

2.2.5 加强筋的侧倾屈曲

2.2.6 完全屈服

2.2.7 加筋板最终的受压极限值

2.3 本章小结

第三章 船体梁极限强度的规范表述

3.1 极限强度规范校核

3.1.1 船体梁载荷

3.1.2 船体梁弯矩

3.1.3 校核衡准

3.2 弯矩-曲率曲线的计算衡准

3.2.1 基于增量-迭代方式的简化方法

3.2.2 基本假定

3.2.3 载荷端缩曲线σ-ε

3.2.4 载荷端缩曲线说明

3.3 极限强度计算程序的说明

3.3.1 程序功能特点

3.3.2 程序结构图

3.3.3 程序数据输入

3.3.4 程序示例

3.4 本章小结

第四章 实船模型计算

4.1 箱型梁极限强度计算分析

4.1.1 Nishihara箱型梁模型极限强度计算

4.1.2 Reckling箱型梁模型极限强度计算

4.2 实船极限强度计算

4.2.1 散货船（Bulk carrier）极限强度计算

4.2.2 单壳油轮（Single hull VLCC）极限强度计算

4.2.3 集装箱船（Container）极限强度计算

4.3 计算相对精度总结

4.4 本章小结

第五章 有限元极限强度计算

5.1 Marc屈曲分析

5.1.1 失稳路径的弧长法

5.2 典型箱梁的有限元极限强度计算

5.2.1 有限元模型

5.2.2 理想模型计算结果

5.3 某优选型散货船极限强度计算

5.4 本章小结

第六章 破损船体梁剩余极限强度的研究

6.1 破损船体梁剩余极限强度理论及其准则

6.1.1 破损船体梁极限强度分析

6.1.2 破损船体梁计算模型

6.1.3 破损船体梁剩余强度指标

6.1.4 破损船体梁的极端外弯矩M1

6.2 破损船体梁剩余极限强度实船计算

6.2.1 散货船剩余极限强度计算

6.2.2 集装箱船剩余极限强度计算

6.2.3 单壳油船剩余极限强度计算

6.2.4 优选散货船剩余极限强度计算

6.3 本章小结

第七章 总结及展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所表达的论文及科研项目