船舶与海洋工程结构分析

邵龙

摘 要：在新世纪，各国对于海洋的重视程度不亚于陆地，要知道地球71%是由海洋覆盖的。以前，由于生产技术的落后，人类对于海洋资源的利用仅仅停留在运输以及捕捞层面。而现在，世界上的大部分陆地油田都已勘探。而海洋资源被人们发现的却还是冰山一角。因此，加快国家的船舶与海洋工程技术是社会和经济发展的大趋势。随着社会的发展和科技的进步，人类对海洋的认识逐步加深。在对海洋资源的开发方面，船舶与海洋工程结构起到了举足轻重的地位，因此，本文对我国船舶与海洋工程发展现状和趋势、船舶与海洋工程结构极限强度和船舶与海洋工程结构问题进行简要说明。

关键词：现状 趋势;极限强度

1、前言

在信息化时代，海上运输蓬勃发展，海洋设备层出不穷，这种趋势很明显的说明人类的目光已经从陆地转向了海洋，这是一个必然的趋势，因为地球的大部分是被海洋覆盖的，如果各国向在未来取得更好的发展或者是占据优势地位，就必须有海洋战略的观念。

2、我国船舶与海洋工程发展趋势和现状

随着高新科技的发展，普通的造船技术和现有的海洋工程已经不能满足市场需求和社会经济的发展。我国的船舶与海洋工程技术发展时间相对西方国家较短，但发展势头却逐年上升。

2.1船舶与海洋工程发展现状

现如今，我国的海洋装备不管是民用还是军用都取得了重大发展。利用市场的需要，我国的船舶制造业迎来了蓬勃的发展。在“十一五”规划纲要中，国家对加大对船舶制造业的投资，拉动我国船舶与海洋工程技术的发展。我国的船舶制造业后来者居上，与日、韩形成三足鼎立的局面。

2.2船舶与海洋工程发展趋势

在信息时代的背景下，各行各业的生产技艺和效率都大大的提搞，交叉学科的应用成了时代的主流，因此，由专家指出，未来的造船业和海洋工程装备制造产业肯定是更加的高效化、智能化、自动化和信息化。一些传统的造船技艺和材料会发生翻天覆地的变化。在全球化的趋势之下，国际造船业和海洋装备发展有以下六个特点：第一，大型化;第二，高速化;第三，技术性能不断升级;第四，设计方法不断进步;第五，制造技术不断创新发展;第六，海洋工程装备深水化[1]。

3、船舶与海洋工程结构极限强度

在船舶与海洋工程结构中，极限强度是不可忽略的因素，因此，对于船舶与海洋工程结构极限强度的分析是具有重要意义的。

3.1船舶与海洋工程结构极限强度概念

在船体结构面临崩溃之前所能承受的最大的强度被称为船舶与海洋工程结构的极限强度。在面临恶劣的环境情况下，或是在船体超载情况下，会随这种情况的不断加深，船体的外部结构可能会遭到破坏，但不至于影响船体的正常工作，在这种情况之下，船体还可以继续承受更多的荷载，随这荷载的增多，到屈服和屈曲的结构越来越多，最终会导致无法承受更多的荷载而崩溃，而这部分所承受到的最大荷载也被称为极限承载力，也就是所说的极限强度[2]。

3.2船舶与海洋工程结构极限强度计算分析方法

自从提出船舶与海洋工程结构极限强度的概念，由此也诞生了几种方法，这几种方法各有优缺点。因为极限强度的计算是十分复杂的，所以往往需要合适的模型来达到目的。第一种方法是直接计算法，这种方法是将船体极限强度估算成船体横剖面的全塑性弯矩。结构屈曲的影响通关观察受压构件承载能力的强弱。这种方法的缺点是往往会高估了船体结构的极限强度。第二种方法是逐步破坏法。根据对船体结构破坏的研究和分析，发现船体结构是一个逐步破坏的过程。这种方法的特点是：计算结果的精确度往往是由平均应力和平均应变关系所决定的。而这种计算方法计算工作量少、成本低，是便于推广的。还有第三种方法是有限元方法。这种方法适用于任意加载模型和结构模型。不仅可以对结构静态和动态载荷的极限强度进行分析，而且考虑到弯矩及扭矩等。但这种方法相比与逐步破坏法而言，具有一些局限性，因为计算量非常大不利于推广[3]。

3.2.1对复杂结构系统的可靠性分析

因为考虑到船舶与海洋工程结构系统的复杂性和多变性，对船舶进行系统而完善的分析是必不可少的一个环节。基于船舶和海洋工程结构都是复杂性结构，因此他们具备多种失效途径和失效模式。如果采用一般的枚举法进行搜索就会引发系列爆炸性问题的产生。另外，为了解决失效模式下的结构性问题就必须生成真实可靠的技术数据来做依靠。一般情况下，当船舶载重的随机变量的变异性大于船体本身结构变量的变异时，就可以运用搜索系统的失效途径确定其结构。近几年，由于计算机技術的大力发展，人工智能化技术引入到搜索系统之中，从根本上提高了分析的可靠性以及计算效率。

3.2.2 对受损结构和原有工程结构两者的

安全性分析随着船舶载体的多变性，近些年所开发设计的工程结构和前几年的对比总会有结构上的变化。也有部分学者从结构余度的角度出发，来评定结构的安全性和完整性。从各个方面出发，综合考虑结构系统的设计到投入使用中各个环节安全性和不确定因素，再加上经济考虑实现完整性的评估。另外，对于船体受损结构的分析也需要在船舶原有的结构上展开分析，得出受损力度和海域情况。也需在分析的基础上对以后的运行加以考虑，避免类似情况的出现。

3.2.3大型复杂结构的随机性分析

按照以往的分析模式，都是以确定性的概率得出平均值。但是这种方法不能有效的把各种随机变量考虑进行，因此分析的数据具有不确定性。另外，限元法在结构分析中也普遍被运用，其中包括一阶二次矩有限元法、响应面有限元法、点估计有限元法等。但是，限元法会使整体分析的数据偏大，对分析结果造成一定的影响。所以为了解决这个问题，随机边界元法被广泛使用，边界元法的使用使分析数据精细化，大大的降低了计算量。

4、结束语

经济的高速发展刺激着石油勘探事业，而随着陆地油田的逐步枯竭，各国都把目光转向了海洋，相信未来大力开发海洋资源会成为各国新一轮的竞争目标，所以，推动船舶与海洋工程结构的研究是取得海洋资源开采的关键所在。另外，随着船舶与海洋工程结构的分析更加深入，世界会步入一个更加蓬勃的新时代。

参考文献

[1]陈建征， 侯金哲. 船舶与海洋工程结构分析[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2016.

[2]伍盛杰. 船舶与海洋工程結构分析[J]. 华东科技：学术版（6）：479-479.