船舶與海洋工程結構極限強度的探討

王鵬宇 馬光耀 薛福菊 姜 卓(．青島海盛石化勞務工程有限公司;．青島錦鴻工程配套有限公司 山東 青島 66500)

1 簡單敘述船舶結構的極限強度

1．1簡單介紹結構的極限狀態。結構的極限狀態，就是指該物體的結構，在其使用時，有一個固定的界限，如若超過該界限，就會對物體的安全性、使用性和耐久性有所影響，也許會進入完全失效狀態。一般來說，這種狀態分為兩種，一種是承載力的極限狀態，另一種是正常使用的極限狀態。

(1)所謂承載力的極限狀態，就是指該物體在結構上，可以承受的最大程度的承載力，再繼續下去會使該物體發生變形或者損壞，無法繼續進行使用。

(2)所謂正常使用的極限狀態，就是指該物體的使用年限達到最大限值，在這個年限中可以正常使用、毫無損壞，但是繼續使用下去，會對該物體的使用，構成安全威脅。

1．2船舶結構與強度的簡單介紹。船舶的結構與強度，主要包括船舶結構力學、船體強度和船體結構設計等幾部分內容。船舶的極限強度，指的是船體所可以承受的最大強度，過了這個限度，船體則會發生事

故，走向危險極端。這就是船舶可以承受的最大強度，也稱作極限強度，極限強度的強度值，需要我們進行估算，無法算出確定值。

2 簡單比較船舶與海洋工程結構的設計方法

在船舶與海洋工程結構中，船舶載體在其全部的壽命周期內，可能會受到不同形式的載荷，使其載體發生變形，所以，在船舶與海洋工程結構設計中，要考慮這些因素，合理的安排工程，全面考慮安全性。

2．1簡單介紹許用應力結構設計法。運用許用應力法進行船舶設計時，一般性能較好的材料，發揮不出材料的潛質，浪費了材料。對于一些性能較差的材料，在一些不穩定因素的影響下，存在安全隱患，導致一些事故的發生。這種方法在使用時，加入名義垂向波浪彎矩，對于常規船型來說有作用，然而，人們并不理解船體強度的概念，更看不見船體結構的實際破壞過程。因此，運用許用應力設計法去設計船舶，相當不令人滿意。

2．2簡單介紹極限狀態設計法。現在設計船舶的方法，運用了極限狀態設計法，這是全面考慮了船舶所承受得荷載不同、船舶使用的材料不同和船舶工作的條件不同的一種設計方法，它明確的指出了船舶，可以承載的極限狀態和正常使用極限狀態。

2．3把許用應力設計法和極限狀態設計法做對比。許用應力設計法是以安全系數為主要來做設計，是將材料的強度打折，得到一個許用應力，每個結構的應力不能超過這個許用應力。而極限狀態設計法，則是用材料強度的標準值除以材料分項系數，進而得出設計強度。

表面看來倆種設計法的區別很小，但是從根本上看，極限狀態設計法與許用應力設計法，兩種設計方法的分項系數取值不一樣，承受荷載不同的情況下，相同的安全系數值，然而極限狀態設計法的系數取值更加科學，比較符合正常邏輯，與實際相符，這就是極限狀態法。

3 簡單分析船舶結構極限強度的計算

船舶與海洋工程的計算，不是簡單的計算，他需要詳細全面的分析復雜的模型，逐步破壞法是所有分析方法當中，最有效的一種方法，但是要對所進行的各個環節，嚴格把關。

3．1首先，要組建各個階段的模型。結構研究的過程，是按階段、分層次進行的，要保證每個階段都有著很好的承載力，每個階段必須逐一進行，避免錯亂，且要在最壞的條件下進行，才能準確的獲取每個階段的極限強度值，避免出現較大偏差。要全面分析生產過程中，每個階段的局部極限強度和整體極限強度。

3．2其次，要考慮各個階段會出現的問題。對于這種高強的設計和計算來說，必須要考慮全面，要根據內容分析會遇到的問題。

3．3最后，進行破環計算分析。逐步破壞法中最重要的就是進行破壞分析，主要有兩種:

(1)主要用來分析結構中的中垂情況和中拱情況的休斯法，對總體彎矩值進行了分析，具體的了解了相應的極限強度狀況。

(2)對較復雜的非線性應力變化，有較好計算效果的有限元法，這種方法可以運用到加筋板單元的計算中，達到良好的分析效果。

4 結語

在對船舶與海洋工程結構極限強度問題進行分析時，要確定船體周圍可以承受的載荷。載荷問題是船舶與海洋工程，在分析極限強度時的一個重要問題，同時，要考慮其安全性能問題。研究船舶與海洋工程結構的極限強度問題，對于提高安全性來說是非常重要的。這樣船舶與海洋工程結構的構建和使用，就有了參考系數，可以對其進行借鑒和參考，為推進海洋領域的發展，做出了很大的貢獻。