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船舶舱段结构稳定性直接计算影响要素分析与设计研究
| 论文题名： | 船舶舱段结构稳定性直接计算影响要素分析与设计研究 |
| 关键词： | 船舶舱段结构;稳定性计算;极限承载;匹配设计 |
| 摘要： | 采用有限元方法计算船舶舱段结构稳定性时受到多种因素的影响，目前尚未有相应的计算指南和标准规范，因此，开展舱段结构稳定性计算的影响要素分析与设计研究具有重要的工程价值和学术价值。本文首先研究了典型影响要素对甲板线弹性稳定性和舱段结构极限承载直接计算的影响规律，提出了直接计算原则建议，然后开展了甲板板架结构稳定性匹配性设计研究。主要内容包括以下方面： （1）开展了甲板结构线弹性稳定性直接计算影响要素研究。针对开口甲板结构，建立有限元数值模型，研究结果提取方式、网格尺寸、模型选取范围和加载方式对稳定性计算结果的影响规律。结果表明，采用局部失稳构件平均压应力与对应特征值相乘作为失稳临界应力较合理；网格尺寸应保证纵骨间距内和纵桁腹板高度方向至少四份单元；模型纵向范围可选取关心的舱段区域，垂向应包含甲板下层支柱，舱壁和舷侧结构可用简支边界模拟；加载方式可用面内单位位移载荷或面内单位压力载荷。 （2）开展了舱段结构极限承载直接计算影响要素研究。针对开口舱段结构，建立其数值仿真模型，研究了网格尺寸、模型范围、材料模型和加载速率对舱段结构极限承载能力的影响规律。计算结果表明，舱段计算模型的网格划分至少应保证纵骨间距内有四份网格，模型纵向选取范围应包括所关注舱段以及向艏艉各延长半个舱段；基于理想弹塑性和双线性弹塑性材料模型计算得到的舱段极限弯矩值基本一致，且偏于保守；载荷加载速率不应高于0.0027 rad/s。 （3）开展了甲板板架结构纵骨稳定性匹配性设计研究。针对开口甲板板架结构，分析了开口对甲板应力分布的影响规律，对开口板架各区域纵骨稳定性进行匹配设计研究。结果表明，具有开口的强力甲板结构，在面内载荷下纵向压应力具有明显的不均匀性，可根据其应力分布特点，在保证极限承载能力的前提下，对甲板构件尺寸进行稳定性储备均衡设计，以提高材料利用率。 本文工作为舱段结构稳定性直接计算和设计提供了有益参考。 |
| 作者： | 庄飞 |
| 专业： | 船舶工程 |
| 导师： | 刘均;周艳秋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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