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铝合金船体结构的极限强度数值与试验研究
| 论文题名： | 铝合金船体结构的极限强度数值与试验研究 |
| 关键词： | 船体结构;铝合金带筋板;极限强度;非线性有限元法 |
| 摘要： | 为满足现代船舶对高速化和轻量化的要求，铝合金以其优良的比强度性能在船舶领域得到广泛应用。但由于铝合金的刚度较低，铝合金船体的强度问题逐渐引起了人们的重视，特别是其在船体板架的稳定性和极限承载能力方面的问题较为突出。目前，对钢制加筋板结构的研究较为成熟，但对挤压成型的铝合金带筋板的研究却很匮乏，因此有必要对铝合金带筋板的极限强度开展研究，从而提高其数值预报的准确性，并为船体结构设计提供指导。 本文以某铝合金三体船为研究背景，通过有限元法和试验法对切口式和悬挂式这两种典型结构形式的铝合金带筋板极限强度开展研究，论证数值方法的有效性，并且对箱型梁和船体极限强度进行研究，主要研究内容如下: 1)开展了铝合金带筋板极限强度的非线性有限元分析技术的研究。结合铝合金带筋板的两种常用结构形式，采用非线性有限元法开展了多种影响因素下的铝合金带筋板极限强度的敏感性分析; 2)开展了铝合金带筋板的极限强度试验研究。设计了相关的试验装置，制定了试验测试方案，完成了铝合金带筋板的极限强度试验，获得了两种典型铝合金带筋板结构在轴向受压下的屈曲特性和极限强度，并与数值预报进行对比，验证了非线性有限元分析方法的有效性; 3)基于非线性有限元法，开展了铝合金箱型梁的极限弯矩分析研究。选取Vahid Farajkhah箱型梁模型，采用非线性有限元法计算其极限承载能力，并与文献结果对比，进一步验证了数值分析方法的有效性。在此基础上，开展了残余应力和HAZ材料软化等对极限承载能力的影响。 4)基于非线性有限元法，开展了某型铝合金三体船的极限承载能力分析。基于劳氏船级社三体船规范关于总弯曲应力的船体梁总强度校核公式，推导并建立了基于垂向弯矩的三体船极限强度评估方法，开展了铝合金三体船极限强度评估研究。 |
| 作者： | 王伟 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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