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基于Smith法的船体极限强度评估方法研究
| 论文题名： | 基于Smith法的船体极限强度评估方法研究 |
| 关键词： | 船舶船体;极限强度;Smith法;力学性能 |
| 摘要： | 在评估船体极限强度的方法中，Smith法通过荷载增量迭代，结合离散后加筋板单元的力学性能，得到船体梁的弯矩-转角曲线，曲线峰值点所对应的弯矩为船体梁的极限弯矩。该方法思路清晰，可以考虑剖面构件的逐步破坏和结构的后屈曲特性，具有较好的精度且应用方便，目前已成为HCSR规范极限弯矩计算的推荐方法。Smith法的计算精度取决于单元应力-应变关系和剖面中和轴计算的精度。HCSR规范给出了典型失效模式下单元的应力-应变关系计算方法，但随着造船行业高强度钢的广泛应用，规范中单元应力-应变关系对于高强度钢单元是否适用，并未明确;此外，HCSR规范中仅给出了针对完整船对称剖面的中和轴确定方法-力平衡准则，该方法仅能考虑中和轴的上下平动。显然，对于存在中和轴偏转的非对称剖面，尤其是破损船舶，是不适用的。因此，有必要对基于HCSR规范的传统Smith方法进行改进研究，重点是高强度钢单元应力-应变关系的适用性和非对称剖面中和轴定位方法等。综上所述，本文内容主要包括以下几个方面: 1)Smith方法程序的开发。介绍Smith方法的基本原理、基本假设、计算流程，开发了基于HCSR规范的传统Smith方法程序。 2)高强度钢单元的应力-应变关系的研究。针对高强度钢材料曲线的特殊性，基于非线性有限元法研究了不同材料模型下应力-应变关系的差异，并与规范结果对比，验证规范公式是否适用于高强度钢。 3)中和轴定位方法的研究。总结中和轴位置的计算方法，考虑了中和轴的平移和转动，引入力平衡准则和力矢量平衡准则。采用多目标粒子群优化算法，将中和轴的位移和转角设为优化变量，将力平衡准则和力矢量平衡准则设为优化目标，通过粒子的迭代寻优确定中和轴的位置，有效地提升了搜索的精度和智能度。 4)双弯矩联合作用下船体极限强度的研究。利用改进的Smith法程序计算某船在不同角度下的极限弯矩，得到垂向极限弯矩和水平极限弯矩样本点，绘制出船体极限弯矩包络线，并拟合出显式的极限状态方程，最后预报出船舶的危险载荷，完成了双弯矩联合作用下船体极限强度的评估。 |
| 作者： | 刘旭东 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 佟福山 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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