船舶與海洋工程結構極限強度的若干研究

楊德喜（中國船級社天津分社，天津 300457）

船舶與海洋工程結構極限強度的若干研究

楊德喜
（中國船級社天津分社，天津 300457）

隨著科技的發(fā)展和國家綜合實力的提升，我國在船舶與海洋工程方面，表現出了較大的進步。在今后的研究當中在，結構極限強度成為了研究的重點。通過技術上的分析和實踐上的操作，可以逐步的強化結構極限強度，為工程的拓展和經濟效益的提升，提供更多的助力。文章針對船舶與海洋工程的結構極限強度展開討論，并提出合理化建議。

船舶；海洋；結構；極限強度

一般而言，在船舶與海洋工程當中，極限強度的設定，都是經過系統計算和分析后來確定的。但是隨著國內需求的增加和國家發(fā)展的進步，很多的極限強度，根本無法滿足客觀上的標準，如果固守強度，勢必會影響船舶與海洋工程的進步，并且對今后的發(fā)展而言，也是非常不利的。所以，要根據船舶與海洋工程的特點及未來方向，將結構極限強度不斷的強化，制定出更多的應對策略。

1 結構極限狀態(tài)

隨著船舶與海洋工程的開發(fā)深度不斷增加，結構極限狀態(tài)獲得了業(yè)界和社會上的高度關注。簡單而言，結構極限狀態(tài)，其最明顯的特征在于“崩潰”。一旦出現了崩潰的情況，則結構會喪失相應的承載能力，總體剛度遭到了極大的破壞，進而產生較多的危險和事故。目前，我國對結構極限狀態(tài)的分析比較深入，在很多方面都進行了較多的研究。結構極限狀態(tài)，是一種非常復雜的非線性變化過程。在研究過程中發(fā)現，部分殼體結構的極限強度，可以通過特征數值來計算。但是，倘若以船舶與海洋工程作為基礎，則在結構極限狀態(tài)的計算中，會受到很多因素的影響，最終的結果也表現為多元化的情況。例如，工程在投入運營后，整體結構會在不斷的彎矩作用下，發(fā)聲屈曲、屈服等現象，最終導致工程的破壞。由此可見，結構極限狀態(tài)，對于船舶與海洋工程而言，是非常重要的，必須采用比較可行的方法進行計算和分析，之后才能進行系統的優(yōu)化處理。

2 逐步破壞法

船舶與海洋工程在我國的數量，表現為逐年增加的趨勢，且創(chuàng)造的經濟效益和社會效益均是非常值得肯定的。隨著時間的推移，我國未來的船舶與海洋工程，仍然表現為較強的增長趨勢。但是，如果僅僅在數量上提升，相應的技術和手段跟不上，勢必會影響船舶與海洋工程的壽命，對國內的發(fā)展而言，是極為不利的。逐步破壞法在應用中，可以結合船舶與海洋工程本身的特點，對結構極限狀態(tài)展開分析，同時得到精確的數據與信息，值得推廣應用。

（1）建立分段模型。逐步破壞法的應用，并非是隨意應用的方法，而是有著精密的體系和系統的要求。首先，我們要根據船舶與海洋工程的各項已知數據，針對船體模型進行分析。每次分析，只能對某個分段崩潰情況下琛。所以需要選擇船體模型分段的過程當中，要保證其選擇分段性，不可在不利情況進行。除此之外，船體模型的建立和分析當中，應對每一個分段的組成進行了解，包括角單元、加筋板單元等等，分析各個構件的主要作用。從主觀的角度來分析，分段模型的建立，能夠將墻肢面內壓縮的情況作為基礎，從而對加筋板單元的非線性大撓度進行分析、計算，最終獲得準確的結果。

（2）分段基本假定。船舶與海洋工程的結構極限狀態(tài)，在應用逐步破壞法研究當中，分段假定的作用是非常重要的，主要是明確以下假設。

第一，假設船體斷面崩潰，造成框架板格發(fā)聲壓縮的主要原因，基本上不存在其他的原因。第二，假設框架間的梁-柱崩潰應力，客觀上不可超出加筋的一側的臨界點力，并且不可超出總體船體結構不平衡的臨界力。此條件的存在，主要是為了將現實情況融入，避免在船舶與海洋工程的施工當中，出現“豆腐渣”工程的情況。

（3）有限元法。對于船舶與海洋工程而言，結構極限狀態(tài)的研究，除了要在上述的兩項工作中取得成果外，還必須選擇合理的方法進行針對性的分析和解答。與以往不同的是，當前的船舶與海洋工程獲得了高度的關注，選擇的方法應在可行性、精確性等方面，均獲得較大的成功。有限元法是目前比較推崇的一種方法，除了自身的體系比較健全外，還可以根據船舶與海洋工程的具體情況，實施系統的分析，最終能夠獲得理想的成果。本文認為，在船舶和海洋工程船體模型的極限強度分析當中，加筋板單元破壞之后，發(fā)生了在撓度、變形，共應力和應變關系有著復雜的非線性的關系。非線性變化原因有以下幾點，如幾何、接觸、材料非線性等等。最主要的就是材料、幾何的非線性原因。在船體結構中加筋板單元的形狀、取向發(fā)生變化都有可能造成加筋板剛度變化。同時船舶與海洋工程結構是金屬制作，且物點是可以讓船體材料產生永久性的變形。通過一步一步增加把一些非線性特性融入分析中可以對各類復雜的問題進行比較、研究和分析。

3 結語

綜上所述，本文對船舶與海洋工程的結構極限強度展開了分析，從目前所掌握的情況來看，結構極限強度的提升和優(yōu)化，還是有很大的提升空間的。各個地方在開展船舶與海洋工程的施工的同時，應將結構極限強度作為重要的衡量指標，通過專業(yè)的方法進行分析，并將得到的數據反復核對，與客觀情況、條件結合后，再進行系列的改造和優(yōu)化，進而推動船舶與海洋工程向前發(fā)展。

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1671-0711（2016）07（下）-0076-02