循環(huán)載荷作用下船體結(jié)構(gòu)極限承載性能研究.pdf

1、在船舶安全性評估中，船體梁極限承載能力的研究是其中一個非常重要的方面，而如今的評估方法都是以靜力極限強(qiáng)度為準(zhǔn)則的。當(dāng)船體結(jié)構(gòu)遭受到較大的交變載荷的作用時，會導(dǎo)致船體梁危險(xiǎn)斷面處某些縱向構(gòu)件發(fā)生一定程度的屈服或屈曲破壞及塑性變形，從而使得該斷面的極限承載能力降低。其最終結(jié)果是，船體梁在某一次未達(dá)到一次性縱向極限彎矩的載荷作用下就有可能發(fā)生破壞，基于靜力極限強(qiáng)度準(zhǔn)則會過高評估船體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度，不符合實(shí)際情形。因此需要引入基于循環(huán)載荷作用下

2、的船體極限承載能力的遞增塑性破壞準(zhǔn)則，考慮循環(huán)載荷下船體結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
　　船體加筋板是船舶的主要承載構(gòu)件，其一次性加載下極限強(qiáng)度已經(jīng)被廣泛研究，而對循環(huán)載荷作用下的加筋板的性能分析研究還很少。本文通過大量的有限元計(jì)算，修正了Rahman法的加筋板應(yīng)力-應(yīng)變公式，并推導(dǎo)出了循環(huán)載荷下加筋板的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，這對于循環(huán)載荷載荷下加筋板變形性能的研究具有重要意義。最后以循環(huán)載荷下加筋板單元性能為基礎(chǔ)，進(jìn)而探討循環(huán)載荷下船體梁彎矩-曲率變化

3、關(guān)系，本文的主要研究工作如下：
　　1）介紹一次性加載下加筋板單元應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的兩種計(jì)算方法：Rahman法和FEM非線性有限元法。將兩種方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證其準(zhǔn)確性和可靠性，并分析兩種方法的優(yōu)劣。
　　2）基于FEM非線性有限元方法的結(jié)果，修正Rahman法的理論計(jì)算公式，并進(jìn)行誤差分析，得到更為準(zhǔn)確的計(jì)算加筋板單元應(yīng)力-應(yīng)變曲線的簡單關(guān)系式。
　　3）分析循環(huán)載荷作用下加筋板的變形性能，基于修正Rahman

4、法的簡單計(jì)算公式，得到循環(huán)載荷作用下加筋板單元的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系。并提出了兩種典型的循環(huán)加載歷程：單向遞增循環(huán)模式和雙向遞增循環(huán)模式。給出算例分別計(jì)算兩種循環(huán)歷程下加筋板單元的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并與有限元結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。
　　4）在傳統(tǒng)逐步破壞法基礎(chǔ)上，引入循環(huán)載荷下結(jié)構(gòu)的遞增累積塑性破壞概念，采用循環(huán)載荷下結(jié)構(gòu)單元的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，改進(jìn)計(jì)算程序，得到循環(huán)彎曲簡化方法計(jì)算程序。使用修改后的程序?qū)蓚€箱型梁模型和一條散貨船實(shí)船算例進(jìn)行