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基于IACS规范的船体结构极限强度方法研究

作　者: 王玲丽
导　师: 秦洪德
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 船体结构 极限强度 IACS规范 逐步破坏法 非线性有限元
分类号: U661.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 52次
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内容摘要


船体结构中的板单元由于周边骨架的支持在受压失稳后并不会立即破坏,而是还能继续承受一定的压缩载荷直至崩溃,结构在崩溃前能够承受的最大载荷称为结构的最终极限强度。极限强度充分利用了结构的后屈曲性能,能够反映结构的真实强度储备,最大程度的满足安全性和经济性的设计要求,并被国际船级社协会作为一项必须提交的任务书的要求提出。本文基于IACS的散货船共同结构规范,对目前存在的几种船体结构极限强度计算方法进行了研究。论文主要完成的工作如下:1)阐述了船体结构在服务极限状态、最终极限状态、疲劳极限状态、事故极限状态下的设计原则和技术要求;2)介绍了基于破坏模式的极限强度求解方法,并通过经验公式和能量法求解了连续板和连续加筋板结构的极限强度,研究了焊接残余应力、局部载荷、板梁相互作用和塑性修正对结构的极限强度影响;3)比较了08修正版共同结构规范与06版规范的区别,并基于新规范的逐步破坏法理论,用PCL语言编制了一套可视化极限强度程序,对经典箱形梁和散货船模型进行了极限强度求解,验证了程序的可靠性,并研究了新规范对结构极限强度量值的影响;4)研究了非线性有限元在极限强度方面的应用方法,用ABAQUS软件对连续板、加筋板、箱形梁和散货船模型进行求解,比较了理论公式、逐步破坏法和非线性有限元法的优劣。5)比较了有效宽度的计算方法,并对屈服应力、双向应力比和骨材选型三种参数的敏感度进行了分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-19
  1.1 课题研究目的和意义  11-12
  1.2 极限强度的研究方法及研究现状  12-17
    1.2.1 直接计算法  12-13
    1.2.2 逐步破坏法  13-14
    1.2.3 理想结构单元法  14-15
    1.2.4 非线性有限元法  15-16
    1.2.5 模型试验法  16-17
  1.3 本文主要研究方法及工作  17-19
    1.3.1 主要研究方法  17
    1.3.2 主要工作  17-19
第2章 加筋板结构极限强度理论及应用  19-50
  2.1 极限状态定义及设计原则  19-23
    2.1.1 极限状态定义  19-20
    2.1.2 极限强度设计原则  20-23
  2.2 基于破坏模式的加筋板极限强度  23-28
    2.2.1 整体屈曲破坏模式  23-24
    2.2.2 局部板屈曲破坏模式  24-25
    2.2.3 梁柱屈曲破坏模式  25-26
    2.2.4 腹板局部屈曲破坏模式  26-27
    2.2.5 侧倾破坏模式  27-28
    2.2.6 整体屈服破坏模式  28
  2.3 基于经验公式的连续加筋板极限强度  28-40
    2.3.1 连续板极限强度  28-33
    2.3.2 连续加筋板极限强度  33-34
    2.3.3 算例分析  34-40
  2.4 基于能量法的连续加筋板极限强度  40-49
    2.4.1 最小势能法求解连续加筋板弹性屈曲强度  40-48
    2.4.2 Johnson-Ostenfeld 方程塑性修正  48
    2.4.3 算例分析  48-49
  2.5 本章小结  49-50
第3章 基于新CSR 规范的船体梁逐步破坏法理论及应用  50-74
  3.1 06 版CSR 规范与最新规范比较分析  50-53
  3.2 新规范中的逐步破坏法理论  53-61
    3.2.1 舯面单元划分原则  53-55
    3.2.2 迭代方法  55
    3.2.3 载荷端缩曲线定义  55-61
  3.3 可视化极限强度程序开发  61-73
    3.3.1 程序功能概述  61-62
    3.3.2 程序结构设计  62-64
    3.3.3 程序界面设计  64-67
    3.3.4 程序结果验证  67-73
  3.4 本章小结  73-74
第4章 非线性有限元法分析结构极限强度  74-84
  4.1 特征值屈曲分析  74-75
  4.2 迭代、收敛与增量控制  75-77
  4.3 板材与加筋板结构极限承载分析与比较  77-81
  4.4 箱形梁与实船结构极限承载分析与比较  81-83
  4.5 本章小结  83-84
第5章 有效宽度计算与有限元参数敏感度分析  84-94
  5.1 有效宽度计算方法研究  84-88
  5.2 参数敏感度分析  88-93
    5.2.1 屈服应力  89-90
    5.2.2 骨材选型  90-91
    5.2.3 双向应力比  91-93
  5.3 本章小结  93-94
结论  94-96
参考文献  96-101
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  101-102
致谢  102

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶结构力学 > 船舶结构强度
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