船体结构极限强度及破损剩余强度的研究

杨洁环

天津新港船舶重工有限责任公司 天津 300450

当前我国经济水平的快速发展，同时也推动了船舶工业的发展进程。在当前船舶行业中期船体的结构在承受极限环境的作用下，其中存在的强度问题变得日益严重，为此对船体结构的强度进行正确的评估对船体极限强度的设计有着十分重要的作用。

1 板和加筋板极限强度分析方法

1.1 实验法

该测试方法通常用于分析板和加劲肋的极限强度，并在特定项目中取得了良好的结果。该应用的主要研究内容如下：①在船舶结构的具体分析中，通过测量T型钢和角钢，了解了残余应力的分布以及残余应力对加劲肋的影响，以及该板被理解；②通过本试验，结果表明该方法可用于偏心载荷作用下的船舶极限强度分析，为船舶极限强度研究提供参考；③通过试验研究了不同材料、加筋材料和边界条件对船舶加劲肋极限强度的影响实验。在同时，在分析过程中还可以分析轴向载荷的影响过程试验方法是研究板材和加强筋。很多学者们通过分析钢板和加强筋的极性实验，所以在分析中合理应用实验方法是可行的[1]。

1.2 有限元法

非线性有限元方法和计算近年来发展迅速，并逐渐应用于加筋混凝土的极限强度预测盘子。在目前，有限元法已广泛应用于板和加筋板的有限元研究中，一些结果已经被证实获得。与当前造船业的发展，近年来造船业发展迅速年。铝增强材料由于其重量轻，在轻型运输系统中具有良好的应用前景。因此，有必要加强分析内容。在研究和分析的过程中，一些学者对直接影响极限强度的内容进行了模拟研究和分析。

2 加筋板极限强度有限元分析

2.1 初始缺陷

船舶结构中有三种加劲肋：角钢、扁钢和梯形加劲肋钢。英寸换句话说，在船体中，钢筋与船体相连盘子。盘子加固材料通常不同于板。高-高强度钢可用作加强筋的原材料，中强度钢可作为钢铁原料盘子。到期对于焊接引起的初始缺陷对加劲板的影响，本文的分析只考虑了初始挠度对加劲板的影响，而焊接引起的残余应力对加劲板的极限强度影响较小，因此本文的分析方法具有一定的实用价值。对于加筋板的挠度分析，可以从以下几个方面入手：①板的初始挠度可以用板在双向压力作用下的特征值作为板宽的屈曲模态来模拟；②加筋板的初始挠度和加筋板的柱形挠度可以用有限元法模拟，加劲肋在双轴压力下的特征值屈曲模式；③加劲肋在双轴压力下的特征值屈曲模式可以模拟加劲肋的初始挠度，即加劲肋长度的0.001。在非线性有限元计算过程中，需要将三个初始挠度作为极限强度的影响因素。为可以模拟加筋板的初始挠度，需要事先确定非线性有限元模型的节点，并应用加筋板有限元模型。该模型的初始步骤如下：①对加筋板有限元模型进行特征值屈曲分析，得到加筋板与板的关系[2]。需要注意的是，在加固过程中应考虑两种不同类型的侧向屈曲；②应将每个初始挠度的形状减小到规定值；③应将减小的初始挠度集成到有限元模型中。

2.2 外荷载

最常见的外部负载是水压和双轴压力。在分析过程中可以采用到了侧向水压为0.16mpa的极限设计条件。在非线性有限元的计算中，首先将侧面压力施加到模型，然后再施加轴向应力。施加侧向压力后，可以发现初始偏斜将被侧向表面压力引起的变形所覆盖。此时，可以判断横向应力，并且轴向载荷对结构的极限强度有很大的影响。在船舶加筋板有限元模型中，采用到了shell181单元对加筋板、翼缘和翼腹板进行了数值模拟零件。由对比各种分析结果，在分析过程中，加劲肋损伤后，特别是加劲翼缘和腹板的网格变得密集，会引起横向屈曲失败。在问题分析过程中，必须进行有限元计算已执行。该分析表明，加劲板存在损伤，尤其是加劲翼缘与腹板的啮合失效密集加劲肋对提高船体板的极限强度有着十分重要的意义。

3 分析船体板架极限强度

船板是船舶的关键部件结构英国船舶结构的极限强度分析必须分析这一内容，这也是船舶结构极限强度分析过程中的关键内容结构。英寸分析和发展的早期阶段，船体网架的稳定性分析主要是在极端边界条件下进行的，即在具体问题分析过程中，假设船体网架的边界为刚性固定状态，且简单支撑。弹性极限状态之间的约束，不难发现，船体格栅的屈曲强度在一定程度上取决于格栅的边界约束。当船体网格不稳定时，船体上某些材料的应力估计已进入非线性状态。为可以保证最终分析结果的合理性，有必要进行弹塑性稳定性计算。计算方法是引入材料压应力进入非线性状态时的应力修正概念，即用解析或解析公式求解欧拉应力。有限元方法是基于对弹性临界压力的分析和修复。不同材料的校准曲线之间存在较大的差距，复杂结构的组成也非常复杂。复杂成员的内力分配不可避免地会受到影响并失去平衡。这次，结构的术语模量有所不同。采用统一的校正方法对模型进行校正，结构简单，可进行机加工，取得满意的效果。类似于有限元方法的合理应用，它可以实现各种复杂不规则网格的合理计算。

4 船体极限强度研究的展望

直接法的适用性和适用性严重不足有缺陷。在在具体的分析过程中，计算出的最终弯矩会对计算结果产生很大的影响错误。对于例如，在研究分析过程中所采用的渐进失效分析方法要求有良好的理论背景和准确合理的计算方法单位平均数压力，英寸分析过程中，采用了传统的非线性有限源法。如果没有成熟方法的支持，不同的人会对同一结构进行极限强度分析，其最终的结果也会有所不同。当前技术的不断发展和船舶研究的不断深入，人们可以对加筋板在均布荷载作用下的极限强度进行研究和分析。然而，实际研究表明，某些结构可能会受到不均匀荷载分布的影响。因此，在今后的研究过程中，有必要进一步的加强到了加筋板在共同荷载作用下的局部（整体）分析，才可以有效的提高到了计算的准确性和合理性。

5 结语

由上可知，传统的以线性弹性应力水平已经无法适应当前的船舶行业的需求，为此极限承载能力为基础的技术在逐渐的代替到以往传统的以线性弹性应力水平。船体极限强度计算方法的研究是当前船舶结构强度设计中的重点，受到人们的重视。