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船体极限强度衰减与维修更新计算方法及程序开发
| 论文题名： | 船体极限强度衰减与维修更新计算方法及程序开发 |
| 关键词： | 船体结构;极限强度;腐蚀损伤;疲劳损伤 |
| 摘要： | 船体结构强度的准确评估一直是船舶与海洋结构在设计、制造和使用过程中的一项关键技术。船体与海洋结构抵抗破坏的最大能力一般用极限强度来衡量。在船舶的整个营运期内,若不考虑维修等因素,船体结构的极限强度是逐渐衰减的。这主要是因为船体结构受到腐蚀、疲劳和碰撞搁浅等破坏因素的影响。其中,腐蚀损伤和疲劳损伤都是随时间变化的破坏因素。显然,船体极限强度也是一个是随时间变化的量,因此有必要研究带损伤的船体结构极限强度的计算问题。准确计算考虑时变效应的船体极限强度对于船体结构的检测维修也有重要的意义。 本文首先研究并探讨了材料非线性问题对船体梁极限强度计算结果的影响,并分别使用非线性有限元法和Smith方法计算了完整船体结构的极限强度。结果表明,与有限元方法相比,Smith方法能很好的描述船体结构的崩溃模式,准确快速地计算船体结构极限强度。基于此,本文以Smith方法为基础开发全寿命周期内船体结构极限强度随时间变化的计算方法,对影响船体极限强度的时变因素如腐蚀损伤、疲劳裂纹损伤等做了深入的讨论分析。在本文建立的完整船体结构极限强度计算方法的基础上,通过添加腐蚀损伤计算模块和疲劳损伤计算模块得到评估带损伤船体剩余极限强度的计算方法。最后,通过将腐蚀损伤和疲劳裂纹损伤等时变影响因素在Smith方法中量化计算,编制了可以计算全寿命周期内含损伤船体剩余极限强度的软件。 本文的研究工作表明:对于船体结构极限强度的分析和计算,可以使用简化的理想弹塑性曲线代替材料的试验应力-应变关系曲线,以避免材料拉伸性能测试的繁杂过程。另外,本文开发的评估含损伤船体梁剩余极限强度的软件,不但可以计算简单箱型梁结构的极限强度,还可以计算大型民船和舰船的极限强度,得到全寿命周期内船体结构极限强度的衰减曲线,进而可以制定合理的检修策略,以保证船舶的安全运营。计算实例及有限元对比结果表明本文编制的程序具有很好的适用性和应用前景。 |
| 作者： | 王甜 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 黄小平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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