基于風險的球柱組合殼結構性能分析.pdf

1、船舶與海洋工程結構物在建造、運輸與安裝、運行以及拆除等階段,都將承受各種各樣的突發(fā)性、偶然性因素的影響,使得結構系統(tǒng)面臨著被破壞的風險?，F有的確定性結構設計方法和基于可靠性的結構設計方法,對建造工藝和使用環(huán)境諸多等因素考慮并不十分完善,因此需要研究基于風險的結構性能分析。對作為單殼體潛艇耐壓船體的球柱組合殼結構,由于具有超長艙和大分艙的特點,球殼和柱殼之間的相互作用影響了組合殼的結構性能規(guī)律。因此本文在球柱組合殼結構的力學性能、系統(tǒng)可靠

2、性及優(yōu)化、基于風險的結構設計三個方面,采用理論分析與模型試驗相結合的方法開展了研究,主要內容如下:
　　(1)考慮組合殼連接處的變形協調條件,建立了球柱組合殼結構的力學模型,通過解析方法分析了結構參數的變化對組合殼強度的影響,闡明了組合殼結構的性能規(guī)律。并采用簡化邊界模型分析了組合殼結構的邊緣效應問題。對于球柱組合殼結構的穩(wěn)定性,忽略連接處的轉角協調,構建了滿足位移協調的組合殼結構位移函數,將球柱組合殼結構的總勢能分為外力功、薄膜

3、應變能和彎曲應變能,推導了球柱組合殼結構整體穩(wěn)定性的計算公式。
　　(2)為了驗證球柱組合殼結構理論分析的結果,設計了不同參數的3個球柱組合殼結構模型。進行靜水壓力試驗,通過實測應變分析了模型在試驗載荷下的應力分布規(guī)律以及結構參數的影響,并與理論分析的結果進行比較,驗證了結構參數對邊緣效應的影響規(guī)律。
　　(3)通過分析球柱組合殼結構的不確定因素,確定了失效模式、結構參數隨機變量分布和統(tǒng)計特征,建立了失效模式的可靠性模型。通

4、過二維聯合概率密度函數,推導了兩個相關失效模式的聯合失效概率計算公式,進而給出考慮失效模式相關性的球柱組合殼串聯結構系統(tǒng)失效的全概率公式,并采用蒙特卡羅模擬驗證了系統(tǒng)可靠度計算的正確性。采用多島遺傳算法對組合結構進行了基于可靠性的優(yōu)化設計。
　　(4)通過分析耐壓結構計算載荷的安全系數問題,首次提出了下潛超深風險的概念。綜合考慮社會、環(huán)境、個人、經濟對下潛超深風險的要求,制定了“成本—效益”的結構設計準則。通過極值分布函數計算了下