王旭[1]2008年在《散货船船体梁总纵极限强度计算分析》文中指出船体梁的总纵极限强度代表船体梁真实的强度储备,是反映船舶结构安全性的重要指标。《散货船结构共同规范》规定,船长150米及以上的船舶需进行极限强度校核。目前,计算总纵极限强度的方法主要有四种:直接法、逐步破坏法、理想结构单元法、非线性有限元法。至今,极限强度的计算校核大都依然使用确定性的安全因子法,确定性方法很难明确地说明各种不确定因素,难以反映船舶的实际安全水平。而可靠性方法是以概率形式来表达的,它明确承认结构存在一定的失效可能。为了客观地评判船舶总纵极限承载能力和安全裕度,对极限强度进行可靠性分析就显得非常必要了。除了安全性,船舶的经济性也是一个重要的问题.为了提高船舶的经济性,需要了解各种因素对极限强度的影响程度。本论文以某散货船为例,针对上述问题,对船体梁总纵极限强度进行计算分析,研究的主要内容有:(1)使用直接法中的一步法求解散货船船体梁总纵极限强度;(2)在分析结构单元失效模式的基础上,根据逐步破坏法,利用自己编制的程序进行散货船总纵极限强度计算,并对计算结果进行了分析;(3)根据船体梁载荷和船体梁总纵极限强度两者的概率特征,同时结合船体梁失效模型的特点,本文应用改进的一阶二次矩法(AFOSM),导出结构的可靠性指标并编制了相应的计算程序,最终分析了散货船船体梁的实际安全水平。其中,本文提出了一种简便求解船体梁总纵极限强度概率特征的计算办法,该方法计算简单,适合工程应用:(4)以逐步破坏法为依据,以甲板加筋板单元为研究对象,使用敏感度分析方法讨论了影响船体梁总纵极限强度的各种因素及其大小。
黄迎春[2]2008年在《散货船完整极限强度及破损剩余强度的研究》文中研究表明船体结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注和重视。完善的结构设计是与船体梁的真实强度储备紧密地联系在一起的,而要了解船体梁的实际强度储备就必须对船体梁的极限强度有一个正确的分析和评估。另一方面,船舶在航运过程中可能面临着搁浅、碰撞等海难事故。在船舶发生碰撞和搁浅事故后,船体的总体强度和局部强度受到了很大的削弱,因此在救援、拖航中,可能因为船体剩余强度不够而发生进一步的破坏。为了进行救援和防止海洋污染,船体应保持足够水平的剩余强度。由于船体破损属于非常状态,因此应以船体剩余强度来评估其安全性。对破损船体剩余极限强度的计算方法和评估,近年来才开始有一些工作,因此还不十分完善。本文基于IACS的共同规范(JBP),针对散货船结构,采用逐步破坏法计算船体完整极限强度和破损剩余极限强度,同时编制计算程序。通过剩余强度指标及参数的敏感度分析来反映船舶碰撞和搁浅不同位置、范围以及横倾角度对剩余极限强度的影响。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。假定一个初始曲率,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。本文将多种结构模型以及不同类型实船完整极限强度的计算结果,与来自国际船舶钢结构委员会着名学者的计算结果进行比较,可以证明所应用的理论方法是先进、正确的,所研制的计算程序简单、可靠。本文针对破损船体在不同破损情况下的剩余极限强度,得出了有应用价值或指导意义的计算结果和结论。对船舶安全性和规范、法规的指定,以及船在碰撞和搁浅后救援、拖航中剩余强度的评估,具有参考价值。
郑兰[3]2008年在《油船完整极限强度及破损剩余强度研究》文中研究指明船体结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注和重视。然而,由于船舶类型的多样性、船体结构的复杂性,以及涉及到材料和几何的非线性因素,同时还必须考虑多种因素的影响,使得船体极限强度计算这一力学问题变得十分复杂。经过多年的研究和发展,现已有几种计算船体极限强度的方法,逐步破坏法相对于其它几种计算船体极限强度的方法来说,具有简便易行,精度较高的优点,IACS油船共同规范将其列入其内。另一方面,船舶在营运过程中可能发生搁浅、碰撞等海难事故。船体破损后,其总强度和局部强度受到很大的削弱,为避免船舶在救援中发生更大的破坏,防止海洋污染,应用剩余强度来评估其安全性。考虑到船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜,选取船体所受弯矩方向的坐标系为计算坐标系,在确定中和轴时避免了斜弯矩的问题。因此,曲率每增加一次,新的中和轴在原来中和轴的位置上不仅要平移还要转动,因此它必须满足两个平衡条件:1中和轴将剖面分成受拉、受压两部分,这两部分分别产生的合力相等;2两部分面积型心的连线沿着外力矩的作用平面。本文基于IACS油船共同规范,编制了计算完整船体极限强度和破损船体剩余强度的计算程序,考虑了破损船体的非对称弯曲。一方面,本文计算了叁个箱形梁和四条完整实船的总纵极限强度,与中外学者结果或实验值进行了比较,结果令人满意。另一方面,本文计算了四条实船一系列破损情况下的剩余强度,绘制了一系列曲线,用剩余强度指标和敏感度分析了船体搁浅和碰撞破损时,破损范围、破损位置和横倾角对剩余强度的影响,得出了一些有价值的结论。这些结论对船舶安全性和规范、法规的制定,以及船体在碰撞和搁浅后的救援拖、航中剩余强度评估具有重要的参考价值。
邓林峰[4]2008年在《船体极限强度直接法分析与计算》文中研究说明船体结构极限承载能力是反映船舶安全可靠的重要指标,经过多年的研究工作,在这方面取得了许多研究成果,发展了许多计算船体总纵极限强度的计算方法。但为了求得理论上更加成熟、使用上较为简单、且具有较高精度的分析方法和计算程序,这还需要进行深入的研究。直接法作为船体总纵极限强度计算方法的一种,具有简单方便的特点,只要假设的剖面应力分布合理,也可以得到准确的计算结果。本文将主要采用此种方法对完整船体极限强度和破损船体的剩余强度进行计算研究。论文主要研究工作如下:1.对加筋板发生整体屈曲时极限强度的求解进行了理论推导,并编制了相应的计算程序,通过计算实例验证了程序的可靠性。2.采用直接法推导了可方便适用于各种船型船舶极限强度计算的计算公式。并根据理论推导编制了相应的计算完整船体和破损船体极限强度的计算程序。3.分别对单壳船和双壳船在达到极限状态时剖面上的应力分布作出假设,然后应用本文所编程序对箱梁模型和实船进行极限强度的计算,并与逐步法计算结果进行比较,验证了本文所作假设和所编程序的正确性。4.通过对内河双壳船结构型式的研究观察,并采用逐步法所编程序对其进行极限强度计算后,本文对内河双壳船达到极限状态时剖面上的应力分布作出假设,并取得了较好的计算精度。论文中采用本文程序对多条实船及模型进行了计算,并将计算结果与试验值和其它文献计算值进行了比较,具有较好的精度。说明了本文针对不同船型所作的应力分布假设是合理的,所编程序是正确的,可以方便的应用于这些类型船舶的极限强度校核和评估。
古娜[5]2014年在《基于IACS共同规范的船体极限强度分析》文中指出船舶是衡量航运业、海洋开发以及国防建设的一项重要指标,具有深远的意义。船舶建造前会进行详尽的设计,从而对船舶的强度与结构设计、各项性能指标进行分析研究。船体是由加筋板格构成的大型箱型梁结构,并受到分布式船体重量、货物重量、浮力和波浪力产生的纵向弯曲载荷。船舶的设计载荷一般大于在结构完整状态下所承受的载荷。但是,船舶在使用过程中,常常遇到恶劣海况、异常的装卸顺序、过度压载以及不确定的因素等,使所承受载荷超过设计载荷,从而达到船舶的极限状态,导致船舶整体结构崩溃。事实上,在过去的几十年里,很大一部分的大型海上灾难都与船舶的极限负荷与极限强度有关。这些灾难时刻提醒着我们极限强度这一领域的重要性。因而,在相当长的一段时间内,极限强度依然会被世界各地的实践者和研究人员进行积极的研究与发展。鉴于船舶极限强度的重要性,如何对船体极限强度进行事先的评估研究显得尤为重要。目前世界各国的船级社,例如,美国船级社(ABS)、中国船级社(CCS)和挪威船级社(DNV)等,都在其各自的船舶设计规范中建立了船体极限强度评估方法。本文将对船体的极限强度进行研究。对加筋板,船体板以及船体梁的极限强度理论,极限强度的模型实验法、逐步破坏法、理想结构单元法、非线性极限强度法四种计算方法进行简要探讨分析;利用C#软件对逐步破坏法进行编程开发实现极限强度的计算,且能以图形化的方式清晰直观的展示出计算结果;对于几个经典模型的计算,将C#软件计算结果与基于非线性有限元法的MSC/Patran有限元软件计算结果进行对比分析,证明软件的可靠性与实用性,同时对两种方法的优缺点对比。C#软件基于逐步破坏法的编程计算,解决了以往有限元软件(如ANSYS、MSC/Patran等)计算过程繁琐,耗时较长等缺点,且能图形化显示,提高了船体强度计算效率。在软件编程中,使用了软件工程的模块化思想,提出了多线程、多进程、CUDA显卡计算等前沿技术,采用分布式网格计算的方式,大胆的做了“云计算”的尝试。
梅义荣[6]2007年在《基于IACS共同规范的油船极限强度及敏感性分析》文中认为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(Double hull-VLCC)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Double hull VLCC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。
段明昕[7]2011年在《船体极限强度及其可靠性研究》文中研究说明船体梁总纵极限强度反映了船体结构在受到静水载荷、波浪载荷及其它载荷共同作用下的抗弯能力。船体梁总纵极限强度是船体结构安全基本的强度量度指标。正确地分析和评估船体梁总纵极限强度对保证船体结构安全具有重要的意义。另一方面,船舶在运营过程中,时常面临着事故的危险,其中以碰撞和搁浅对船体结构的承载能力损伤最大,因此也需要正确地分析和评估船舶在遭遇碰撞和搁浅事故后的破损船体剩余极限强度。传统的船体梁总纵极限强度校核方法为确定性方法,这种方法简单方便,但这种方法并没有考虑不确定性因素的影响,对复杂船体结构的安全评估不够准确。因此对船体梁总纵极限强度的校核采用可靠性方法进行计算和分析更加符合实际情况。本文基于可靠性原理,采用一阶二次矩法对一条实船完整船体结构可靠性进行了分析,并与确定性方法进行了分析和比较。本文还对遭受碰撞和搁浅事故后破损船体结构进行了可靠性分析。本文主要研究内容包括：(1)研究了船舶外载荷(静水载荷、波浪载荷)及船体极限强度随机变量的概率分布及统计特征。(2)研究了确定性方法中,计算船体梁总纵极限强度的两种不同方法：一步法和非线性有限元法。并对一条实船进行了计算和评估,将两种方法计算结果进行了分析和比较。(3)研究了运用Rosenbluthe法求解船体极限强度统计特征的方法。(4)研究了剩余强度指数与破损部位、破口尺寸之间的关系,并对它们之间的关系曲线进行了拟合,得到了拟合函数,并建立船舶破损模型。(5)研究了基于一阶二次矩法的破损船体结构可靠性分析模型,并对一条实船进行了计算与分析。实船计算结果表明本文方法是实际可行的。本文对船体结构极限强度的评估具有一定的参考价值。
刘俊梅[8]2005年在《船体极限强度及受损船体剩余极限强度分析》文中研究说明在现代船体结构设计的研究领域中,完整船体梁的极限状态分析已愈来愈受到人们的重视。这是因为完善的结构设计是与船体梁的真实强度储备紧密地联系在一起的。而要了解船体梁实际的强度储备就必须对船体梁的极限强度有一个正确的分析和评估。同时,根据劳氏船级社的全球事故统计,1995—1996年共有367艘(180万总吨位)船舶完全损失,其中33%的船舶是由于碰撞和搁浅而损失的,准确评估剩余强度对碰撞或搁浅后船舶的救援、拖航具有重要的指导作用,因此破损船体的极限强度的分析和评估也显得越来越重要。 本文基于M.K.Rahman建立的拉伸和压缩加筋板单元的标准应力—应变关系曲线。在拉伸区内,认为加筋板材料为理想弹塑性,即弹性阶段内的应力—应变关系曲线服从虎克定律,达到塑性阶段后,加筋板的强度值保持为屈服应力。而在压缩区域,以加筋板的极限强度将其压缩行为分成叁个阶段,即稳定阶段、非卸载阶段和卸载阶段。沿纵向设置加强筋的加筋板是船体结构的主要承载构件,在总纵极限弯矩作用下船体加筋板可能发生的失效模式采用以下叁种:①加强筋翼缘压缩屈曲/屈服破坏导致整个加筋板失效;②带板压缩屈曲/屈服破坏导致整个加筋板失效;③加强筋和板的组合失效。考虑到船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜,选取船体所受弯矩方向的坐标系作为计算坐标系,在确定中和轴时避免了斜弯矩的问题。由于曲率每增加一次新的中和轴在原来中和轴的位置上不仅要平移,而且还要转动,因此它必须满足的两个平衡条件是:1,中和轴将剖面分成受拉和受压两部分,这两部分所产生的合力F_1,F_2应相等即:F_1=F_2;2,两部分面积形心的连线沿着外力矩M的作用平面。船体结构总纵极限弯矩M定义为弯矩—曲率曲线上斜率为零或符号发生改变的点对应的弯矩值。然后通过剩余强度指标及参数的敏感度分析来反映船舶碰撞和搁浅不同的位置、范围及倾斜不同的度数对中拱和中垂的影响。 最后,在总结上述研究内容的基础上,本文编制开发了一套具有工程实用价值的完整及破损船体极限强度的计算程序,经计算与来自国际船舶钢结
尚高峰[9]2011年在《轻量化船舶结构极限强度研究》文中研究指明节能环保是当今人类社会的共识。为了提高船舶运输能效,规范和减少船舶二氧化碳排放,国际海事组织制定和批准了新船能效设计指数作为新船能效的衡量标准。采用轻量化船体结构材料,对于减少船舶自重、增加船舶载货量、提高新船能效设计指数具有重要意义。钢夹层板是一种新的船体材料,具有重量轻和抗弯刚度高等许多优点,采用钢夹层板代替加筋板,有可能大幅减少船体结构重量。目前钢夹层板主要用于修船,尚未有完全采用钢夹层板建造的新船,其中一个主要原因是由于对钢夹层板结构力学特性的研究不够充分,缺乏合理的设计方法将钢夹层板与加筋板之间的强度完全等效。因此,有必要开展钢夹层板结构极限强度研究,建立钢夹层板船体结构极限强度计算方法。本文采用理论研究、数值仿真和模型试验相结合的方法,对钢/聚氨酯/钢夹层板结构极限强度进行系统探究,取得了以下一些主要研究成果:(1)根据结构共同规范的指导原则,开发了船体梁总纵极限强度的计算方法和计算软件,通过箱形梁模型和实船结构极限强度的系列计算和对比分析,验证了计算方法和软件的合理可靠性,为开展钢夹层板极限强度对比研究奠定基础。(2)在现有理论方法的基础上,通过对钢夹层板的力学特性分析以及典型边界条件的简化处理,首次提出了含叁个广义变量的钢夹层板屈曲临界应力简化计算方法,将叁个广义变量的偶合方程简化为两个广义变量的独立方程的求解,使得钢夹层板的理论求解简化为与薄板的经典理论求解相类似。(3)开展了钢夹层板典型失效模式和极限强度的系列研究,初步建立了钢夹层板与加筋板之间极限强度等效的计算方法。数值算例表明,采用钢夹层板代替纵向加筋板后,在结构极限强度等效的情况下可以减轻结构自重,在结构重量相等的情况下可以提高结构极限强度。(4)在国内首次开展了钢夹层板在侧向压力和双向压缩联合作用下的模型试验研究,进行钢夹层板理论简化计算结果、有限元计算结果及模型实验结果的对比分析,得到一些有实用价值的结论。
王文明[10]2007年在《船体梁总纵极限强度分析》文中指出船舶因其类型的多样性,结构的复杂性,涉及到材料非线性和几何非线性,以及其他许多影响因素,使得其结构响应非常复杂,很难估算其极限强度。到现在为止,对船舶结构的设计方法也只限于弹性范围,船舶尺寸由屈曲、屈服或疲劳极限来决定。这种设计方法隐含着一种假设,即船体梁还存在一定的极限强度余量。对于细长型船舶,这种设计方法是安全的。但是,过大的强度余量会造成对材料的利用不充分,是一种材料的浪费。同时由于船舶自重过大,也就降低了载重量,是一种对船舶能力的浪费;另一方面,对于粗短型船舶,例如客船,具有由多层甲板组成的高而长的上层建筑,而上层建筑具有很低的剪切刚度,这就降低了其在船体梁总纵弯曲中的作用。而且,由剪切引起的屈曲也会降低剪切刚度,会更进一步加剧剪滞效应。另外,设计载荷是通过静态方法来确定的,当船舶驶入波浪中时,其实际所受弯矩有可能超过设计弯矩,这就使得传统的弹性设计理念存在一定的不安全性。基于这两方面的考虑,对船舶总纵极限承载能力的客观而精确的评价非常必要。本文通过各种不同的方法计算船体梁总纵极限弯矩,主要内容为:(1)研究了考虑各种影响因素下,各种强度单元受拉和受压时的力学特性,以理论公式表示各种强度单元的载荷-端部缩短曲线,并基于逐步崩溃法原理,运用Microsoft Visual C++软件编制船体梁总纵极限弯矩的简化计算程序。(2)对(1)中方法所采用的载荷-端部缩短曲线进行验证及简化计算程序进行验证。对载荷-端部缩短曲线的验证通过有限元方法进行对比验证;对最终简化计算程序的验证分别采用有限元方法、BV船级社软件计算、传统减缩直接计算方法和试验结果进行对比,验证简化计算程序的合理
参考文献：
[1]. 散货船船体梁总纵极限强度计算分析[D]. 王旭. 大连理工大学. 2008
[2]. 散货船完整极限强度及破损剩余强度的研究[D]. 黄迎春. 武汉理工大学. 2008
[3]. 油船完整极限强度及破损剩余强度研究[D]. 郑兰. 武汉理工大学. 2008
[4]. 船体极限强度直接法分析与计算[D]. 邓林峰. 武汉理工大学. 2008
[5]. 基于IACS共同规范的船体极限强度分析[D]. 古娜. 哈尔滨工程大学. 2014
[6]. 基于IACS共同规范的油船极限强度及敏感性分析[D]. 梅义荣. 武汉理工大学. 2007
[7]. 船体极限强度及其可靠性研究[D]. 段明昕. 大连理工大学. 2011
[8]. 船体极限强度及受损船体剩余极限强度分析[D]. 刘俊梅. 武汉理工大学. 2005
[9]. 轻量化船舶结构极限强度研究[D]. 尚高峰. 中国舰船研究院. 2011
[10]. 船体梁总纵极限强度分析[D]. 王文明. 上海交通大学. 2007