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复合材料船体纵向极限强度及可靠性分析
| 论文题名： | 复合材料船体纵向极限强度及可靠性分析 |
| 关键词： | 非线性层合三维退化有限元;材料失效准则;有限刚度退化模型;刚度矩阵奇异判断准则;层合板;层合加筋板;轴向压缩极限强度;复合材料船体三级纵向极限强度;可靠性分析;敏感性分析 |
| 摘要： | 复合材料由于其高强度高刚度重量比的突出优点,现今被广泛地用于各类现代船舶的制造.复合材料在船体中的广泛应用和复合材料船体大型化、超大型化的发展趋势,使复合材料船体纵向极限强度的研究日益重要和迫切.该文在借鉴钢船纵向极限强度计算方法的基础上,根据复合材料的自身特点,对复合材料船体纵向极限强度进行了前瞻性研究,同时在复合材料船体纵向极限强度研究的基础上,进一步探讨了纵向弯矩下复合材料船体的可靠性和敏感性分析问题.该文提出了复合材料船体屈曲、材料失效和极限崩溃三级纵向极限强度计算方法,并对一处于中垂状况下的复合材料船体进行了实例计算.以梁弹塑性基本理论为依据以非线性有限元方法为计算基础的三级纵向极限强度计算方法,理论模型合理,计算简洁精确,具有较强的可操作性和实用性.其中,在复合材料船体极限崩溃纵向极限强度计算部分,该文在充分考虑加筋板刚度退化对船体弯曲刚度的影响,保证船体梁极限崩溃纵向极限强度计算的精确性的同时,以极限崩溃后加筋板无任何承载能力为界定,进一步提出了复合材料船体极限崩溃纵向极限强度的简化分析方法.该方法简化了计算过程,提高了计算效率,有效改善了计算复杂、耗时的增量全船非线性有限元渐进崩溃分析法.最后,基于屈曲、材料失效和极限崩溃三种失效模式下的复合材料船体三级纵向极限强度计算,该文以一处于中垂状况下的复合材料船体为例,对纵向弯矩下的复合材料船体的可靠性和敏感性进行了深入分析.首先,采用响应面法和JC法求解出纵向弯矩下三种失效模式下的复合材料船体的可靠性指标和失效概率,并对不同模式下的可靠性指标和失效概率进行比较分析.其次,计算船体可靠性分析模型中复合材料船体纵向极限强度计算模型不确定性、外荷载荷模型不确定性、中横剖面惯性矩等随机变量的重要性因子、均值敏感性因子和不确定性因子,并通过因子间的相对差值比较分析各随机变量对船体可靠度的影响作用.该文的研究工作,给出了复合材料层合板和复合材料层合加筋板轴向极限强度的精确计算方法,建立了纵向弯矩下复合材料船体纵向极限强度及可靠性分析的完整计算体系,为复合材料船体纵向极限强度及可靠性的前瞻性研究提供了新的方法和手段,对大型复合材料船体的安全设计和评估具有重要意义. |
| 作者： | 陈念众 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 张圣坤;唐文勇 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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