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循环载荷作用下船体结构极限承载性能研究
| 论文题名： | 循环载荷作用下船体结构极限承载性能研究 |
| 关键词： | 船体结构;极限承载性能;循环载荷;有限元分析 |
| 摘要： | 在船舶安全性评估中，船体梁极限承载能力的研究是其中一个非常重要的方面，而如今的评估方法都是以静力极限强度为准则的。当船体结构遭受到较大的交变载荷的作用时，会导致船体梁危险断面处某些纵向构件发生一定程度的屈服或屈曲破坏及塑性变形，从而使得该断面的极限承载能力降低。其最终结果是，船体梁在某一次未达到一次性纵向极限弯矩的载荷作用下就有可能发生破坏，基于静力极限强度准则会过高评估船体结构的极限强度，不符合实际情形。因此需要引入基于循环载荷作用下的船体极限承载能力的递增塑性破坏准则，考虑循环载荷下船体结构响应。 船体加筋板是船舶的主要承载构件，其一次性加载下极限强度已经被广泛研究，而对循环载荷作用下的加筋板的性能分析研究还很少。本文通过大量的有限元计算，修正了Rahman法的加筋板应力-应变公式，并推导出了循环载荷下加筋板的应力-应变关系，这对于循环载荷载荷下加筋板变形性能的研究具有重要意义。最后以循环载荷下加筋板单元性能为基础，进而探讨循环载荷下船体梁弯矩-曲率变化关系，本文的主要研究工作如下： 1）介绍一次性加载下加筋板单元应力-应变关系的两种计算方法：Rahman法和FEM非线性有限元法。将两种方法计算结果进行对比，验证其准确性和可靠性，并分析两种方法的优劣。 2）基于FEM非线性有限元方法的结果，修正Rahman法的理论计算公式，并进行误差分析，得到更为准确的计算加筋板单元应力-应变曲线的简单关系式。 3）分析循环载荷作用下加筋板的变形性能，基于修正Rahman法的简单计算公式，得到循环载荷作用下加筋板单元的应力-应变关系。并提出了两种典型的循环加载历程：单向递增循环模式和双向递增循环模式。给出算例分别计算两种循环历程下加筋板单元的应力-应变曲线，并与有限元结果进行比较验证。 4）在传统逐步破坏法基础上，引入循环载荷下结构的递增累积塑性破坏概念，采用循环载荷下结构单元的应力-应变关系，改进计算程序，得到循环弯曲简化方法计算程序。使用修改后的程序对两个箱型梁模型和一条散货船实船算例进行计算，探讨两种典型循环历程下船体梁的极限承载性能，并与非线性有限元软件的计算结果进行对比，验证本文程序的准确性。 |
| 作者： | 沈灿 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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