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船舶与海洋工程结构极限强度分析
| 论文题名： | 船舶与海洋工程结构极限强度分析 |
| 关键词： | 极限强度;材料非线性;几何非线性;加筋板;后屈曲;应力应变曲线;非线性有限元 |
| 摘要： | 该文研究基于简单非线性有限元分析的极限强度计算方法,该方法适合船舶与海洋工程等箱型梁结构的极限强度计算.加筋板单元是船舶与海洋工程等箱型梁结构的主要组成构件,首先将箱型梁剖面离散成若干加筋板单元和角单元,利用非线性有限元方法逐一计算加筋板单元的应力—应变关系曲线,然后再用逐步破坏分析法得到整个结构的弯矩—曲率曲线,从而求得其极限弯矩.在用非线性有限元方法计算加筋板单元的应力—应变关系中,考虑了材料弹塑性和结构几何非线性的影响,对加筋板单元编制相应的非线性有限元计算程序,以获得不同加筋板单元的应力应变曲线.该有限元计算程序可以同时考虑到加筋板的初始挠度和侧向载荷影响.用有限元方法模拟加筋板单元进行非线性计算,具有精度高、适应面广及计算格式规范统一的优点,它可以计算各种类型构件,包括像搭接、受损甚至裂缝等不规范的加筋板单元.该文采用的有限元方法简单实用,具有准备数据少、计算时间短的特点,很容易编程上机计算,同时还得出了加筋板单元的后屈曲的应力—应变曲线,这使计算结果更接近实际.编制Fortran程序,以逐步破坏法为基础,根据有限元法计算出的加筋板单元应力应变结果,可以用来计算船舶与海洋工程等箱型梁结构的极限强度.为了验证程序的可行性,首先用它来计算两个经典箱型梁试验模型的极限强度,并与其试验结果进行比较,两者符合得很好,从而验证了程序的有效性和可靠性,可以用于工程计算.该程序不仅可以用于船舶与海洋工程结构的初步设计,也可评估在役船舶与海洋工程结构的极限强度.最后采用该方法计算了一座老龄平台主体的极限强度,该平台在一次正常作业中折断.通过对计算结果的分析,找出了该平台设计上的一些不足.该平台失事的原因是结构设计存在缺陷,平台底部纵骨稳定性差,极限强度很低,只有124.7 N/mm<'2>,成为平台的"薄弱"环节,降低了平台整体承载能力,因此在中拱弯曲作用下,底部构件受压,首先底部纵骨失稳,接着邻近底部的纵舱壁和舷侧纵骨相继失稳,最终使平台主体断裂.同时说明了为了合理评估船舶与海洋工程结构物的安全性,做极限强度分析是非常必要的. |
| 作者： | 隋智享 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 邢金有 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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