原文传递
大跨度双层甲板极限强度试验与仿真研究
| 论文题名： | 大跨度双层甲板极限强度试验与仿真研究 |
| 关键词： | 船舶结构;大跨度双层甲板;加筋板;极限强度;缩尺试验;非线性有限元法 |
| 摘要： | 当今一些大型船舶为了运输车辆和大型装备，会设计大跨度的通舱。例如两栖攻击舰和大型滚装船通常包含多层纵向贯通的大舱结构。大舱内部由于缺少横向结构，跨距增大，牺牲了一部分纵向和横向强度，但是确保了飞机、车辆以及货物的运输目标。由于双层甲板的纵向强构件较少，这样的结构布置对双层甲板的纵向强度不利，甚至会危害船体的安全性。所以，对大跨度双层甲板的纵向稳定性进行分析计算显得十分必要。 本文通过试验方法和数值仿真模拟对大跨度双层甲板结构的极限强度开展针对性的研究。首先对非线性有限元仿真法的可靠性进行验证，以此作为铺垫，进一步对双层甲板结构进行模型试验与数值仿真研究。研究的成果可以为今后船体的结构设计提供参考，主要研究内容和成果如下： （1）采用试验方法研究了新型悬挂式板架在简支边界条件下的极限强度，目的是使用试验数据验证有限元仿真方法的可靠性。接下来使用数值仿真方法针对边界条件、材料、辅助横梁对多跨板架极限强度的影响开展参数研究。 （2）以相似理论为依据，并与数值仿真分析相结合，采取合理的简化和缩尺方法，对大跨度双层甲板原型进行缩尺，设计出可靠的畸变模型。以模型的剖面积、剖面模数、中和轴位置为相似条件，设计出畸变模型，缩尺模型的几何参数与原型的误差均控制在5%以内。针对该模型设计单轴压缩试验方案进行试验研究，分析了缩尺模型的极限承载力以及结构的崩溃顺序。 （3）针对大跨度双层甲板开展了数值仿真研究。通过设计三个剖面惯性矩相当的箱型梁结构并对其开展仿真计算，对比研究了双层甲板结构在纯弯曲和弯扭组合载荷下的极限强度。在纯弯曲载荷作用下，双层甲板结构可以增强箱型梁的极限承载力，尤其是结构在中垂弯曲下的抗弯能力。在剖面惯性矩相当的情况下，剖面采用双层甲板结构设计的箱型梁比单层甲板设计的箱型梁中垂弯矩增大17%。甲板层数越多，所包含的纵向结构也越多，更会增大结构的总纵弯曲强度。在弯扭组合载荷的作用下，箱型梁的极限强度相比在纯弯曲载荷作用时有明显的下降，减少的程度在17%-20%之间。对此，在结构设计中应该对横向强度进行考虑。 本文基于试验法和非线性有限元法对大跨度双层甲板的极限强度开展了研究，可以为今后该类结构的设计和强度计算提供参考。 |
| 作者： | 孙坤 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 朱凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
