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原文传递船体桁材开孔后的极限强度研究

论文题名：	船体桁材开孔后的极限强度研究
关键词：	船舶结构;船体桁材;开孔桁材;极限强度;有限元分析
摘要：	近年来，船舶结构的极限强度已经引起了国际造船界的广泛关注。经过多年的研究，人们发现传统的弹性设计方法比较保守，没能充分利用金属的延性，同时造成了材料的浪费。设计者们逐渐认识到，船舶的安全余量应定义为船舶的极限强度与实际最大载荷的差值，这样的设计方法比传统的设计方法在保证船舶安全性的前提下，提高了船舶的经济性。　　船体梁在外载荷作用下发生总纵弯曲时，其受压部分可能发生屈曲和塑性破坏。船体桁材作为船体的主要纵向强力构件，在实际船舶结构设计和建造过程中，为了减轻空船重量，方便人员检查维修出入，利于空气和液体的自由流动以及各种骨材、电缆、管道的贯通，常在船体构件上设有许多不同形状和尺寸的开孔，开孔的长度最大可达构件腹板高度的60％以上。开孔的出现必然导致结构内部应力的重新分布、板格强度的削减以及屈曲性能的改变。如何精确的计算桁材腹板在开孔后的极限强度对保证船体的承载能力及安全性是十分重要的。　　本文采用非线性有限元直接计算方法，对各种载荷条件下船体桁材开孔后的极限强度进行了系列结构计算分析，并基于有限元数值分析结果，提出船体桁材开孔后的极限强度的预报公式。主要研究工作如下：　　 (1)对在纵向压力作用下有初挠度的长矩形板进行极限强度分析，通过比较，确定本文所采用的非线性有限元方法准确有效，并通过收敛验算，确定了适合本文计算模型的网格密度以及载荷子步数。　　 (2)分别对轴向受压和双边受剪船体桁材腹板开孔后的极限强度进行分析，并基于有限元数值分析结果，提出相应载荷条件下船体桁材腹板开孔后的极限强度的预报公式。　　 (3)考虑船体桁材腹板在受轴向力和剪力的共同作用下的极限强度问题，探讨板在组合载荷作用下的失效机理，得出一些有意义的结论。　　通过比较，本文研究的结论与其它文献计算值具有很好的一致性，说明了本文针对桁材腹板在不同开孔形式下的极限强度的研究是合理的，结论是可用的，可以在实际工程设计中方便的使用这些结论。
作者：	丁艳伟
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	杨平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2010
正文语种：	中文