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循环载荷下船体结构塑性累积与断裂特性研究
| 论文题名： | 循环载荷下船体结构塑性累积与断裂特性研究 |
| 关键词： | 船体结构;极限强度;塑性累积;断裂特性;循环载荷 |
| 摘要： | 目前，船体结构极限强度的研究大都基于结构在一次性极端载荷下发生极限强度失效的理念，即认为船体结构的总体破坏是结构危险截面在单次外载荷下失效导致的。事实上，在极端循环外载荷下船体结构内部会产生塑性应变并不断累积，使得危险截面的承载能力降低，最终导致船体结构整体崩溃的破坏过程更符合实际情况，可以更准确的解释船体结构在恶劣海况下航行时出现的整体破坏现象。此外，船体结构在船舶航行过程中很可能因塑性累积引起局部断裂破坏现象，导致船体结构承载能力进一步下降。因此，以循环载荷下船体结构极限强度研究为导向，进一步探讨塑性累积和断裂特性具有重要的意义。针对该问题，本文采用非线性有限元法对循环载荷下船体板、船体加筋板、箱型梁和船体梁的极限强度、塑性累积与断裂特性开展了研究工作，完成的主要研究工作如下： （1） 基于非线性有限元法对船体板、船体加筋板、箱型梁和船体梁展开了单次载荷下的极限强度数值分析。将数值计算结果与已有文献结果进行对比分析，验证本文非线性有限元法的有效性和准确性。船体板、船体加筋板和箱型梁考虑了结构的初始变形、焊接残余应力、断裂与材料的强化和鲍辛格效应，船体梁只考虑了结构的初始变形。 （2） 使用非线性有限元软件 ABAQUS展开循环载荷下船体板的极限强度、塑性累积与断裂特性研究。通过对比分析单次压缩极限强度与循环后的剩余极限强度，探讨了循环加载模式对剩余极限强度影响规律。通过分析船体板最终的断裂特性和塑性应变曲线，探讨了塑性累积对断裂特性的影响。 （3） 采用非线性有限元法，开展循环载荷下船体加筋板极限强度、塑性累积与断裂特性研究。探讨带板厚度、加强筋尺寸、循环载荷模式对三种截面形式船体加筋板塑性累积与剩余极限强度的影响。另外，分析了塑性累积对剩余极限强度与断裂特性的影响。 （4） 开展循环弯矩下箱型梁极限强度、塑性累积与断裂特性非线性有限元分析。探讨了循环弯矩模式对箱型梁剩余极限强度的影响，分析了循环弯矩下箱型梁的断裂特性。 （5） 开展循环弯矩下船体梁极限强度非线性有限元分析，探讨了循环弯矩模式与幅值对其剩余极限强度的影响。 |
| 作者： | 方文武 |
| 专业： | 机械 |
| 导师： | 崔虎威 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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