船舶與海洋工程結構分析

邵龍

摘 要：在新世紀，各國對于海洋的重視程度不亞于陸地，要知道地球71%是由海洋覆蓋的。以前，由于生產技術的落后，人類對于海洋資源的利用僅僅停留在運輸以及捕撈層面。而現在，世界上的大部分陸地油田都已勘探。而海洋資源被人們發現的卻還是冰山一角。因此，加快國家的船舶與海洋工程技術是社會和經濟發展的大趨勢。隨著社會的發展和科技的進步，人類對海洋的認識逐步加深。在對海洋資源的開發方面，船舶與海洋工程結構起到了舉足輕重的地位，因此，本文對我國船舶與海洋工程發展現狀和趨勢、船舶與海洋工程結構極限強度和船舶與海洋工程結構問題進行簡要說明。

關鍵詞：現狀 趨勢;極限強度

1、前言

在信息化時代，海上運輸蓬勃發展，海洋設備層出不窮，這種趨勢很明顯的說明人類的目光已經從陸地轉向了海洋，這是一個必然的趨勢，因為地球的大部分是被海洋覆蓋的，如果各國向在未來取得更好的發展或者是占據優勢地位，就必須有海洋戰略的觀念。

2、我國船舶與海洋工程發展趨勢和現狀

隨著高新科技的發展，普通的造船技術和現有的海洋工程已經不能滿足市場需求和社會經濟的發展。我國的船舶與海洋工程技術發展時間相對西方國家較短，但發展勢頭卻逐年上升。

2.1船舶與海洋工程發展現狀

現如今，我國的海洋裝備不管是民用還是軍用都取得了重大發展。利用市場的需要，我國的船舶制造業迎來了蓬勃的發展。在“十一五”規劃綱要中，國家對加大對船舶制造業的投資，拉動我國船舶與海洋工程技術的發展。我國的船舶制造業后來者居上，與日、韓形成三足鼎立的局面。

2.2船舶與海洋工程發展趨勢

在信息時代的背景下，各行各業的生產技藝和效率都大大的提搞，交叉學科的應用成了時代的主流，因此，由專家指出，未來的造船業和海洋工程裝備制造產業肯定是更加的高效化、智能化、自動化和信息化。一些傳統的造船技藝和材料會發生翻天覆地的變化。在全球化的趨勢之下，國際造船業和海洋裝備發展有以下六個特點：第一，大型化;第二，高速化;第三，技術性能不斷升級;第四，設計方法不斷進步;第五，制造技術不斷創新發展;第六，海洋工程裝備深水化[1]。

3、船舶與海洋工程結構極限強度

在船舶與海洋工程結構中，極限強度是不可忽略的因素，因此，對于船舶與海洋工程結構極限強度的分析是具有重要意義的。

3.1船舶與海洋工程結構極限強度概念

在船體結構面臨崩潰之前所能承受的最大的強度被稱為船舶與海洋工程結構的極限強度。在面臨惡劣的環境情況下，或是在船體超載情況下，會隨這種情況的不斷加深，船體的外部結構可能會遭到破壞，但不至于影響船體的正常工作，在這種情況之下，船體還可以繼續承受更多的荷載，隨這荷載的增多，到屈服和屈曲的結構越來越多，最終會導致無法承受更多的荷載而崩潰，而這部分所承受到的最大荷載也被稱為極限承載力，也就是所說的極限強度[2]。

3.2船舶與海洋工程結構極限強度計算分析方法

自從提出船舶與海洋工程結構極限強度的概念，由此也誕生了幾種方法，這幾種方法各有優缺點。因為極限強度的計算是十分復雜的，所以往往需要合適的模型來達到目的。第一種方法是直接計算法，這種方法是將船體極限強度估算成船體橫剖面的全塑性彎矩。結構屈曲的影響通關觀察受壓構件承載能力的強弱。這種方法的缺點是往往會高估了船體結構的極限強度。第二種方法是逐步破壞法。根據對船體結構破壞的研究和分析，發現船體結構是一個逐步破壞的過程。這種方法的特點是：計算結果的精確度往往是由平均應力和平均應變關系所決定的。而這種計算方法計算工作量少、成本低，是便于推廣的。還有第三種方法是有限元方法。這種方法適用于任意加載模型和結構模型。不僅可以對結構靜態和動態載荷的極限強度進行分析，而且考慮到彎矩及扭矩等。但這種方法相比與逐步破壞法而言，具有一些局限性，因為計算量非常大不利于推廣[3]。

3.2.1對復雜結構系統的可靠性分析

因為考慮到船舶與海洋工程結構系統的復雜性和多變性，對船舶進行系統而完善的分析是必不可少的一個環節。基于船舶和海洋工程結構都是復雜性結構，因此他們具備多種失效途徑和失效模式。如果采用一般的枚舉法進行搜索就會引發系列爆炸性問題的產生。另外，為了解決失效模式下的結構性問題就必須生成真實可靠的技術數據來做依靠。一般情況下，當船舶載重的隨機變量的變異性大于船體本身結構變量的變異時，就可以運用搜索系統的失效途徑確定其結構。近幾年，由于計算機技術的大力發展，人工智能化技術引入到搜索系統之中，從根本上提高了分析的可靠性以及計算效率。

3.2.2 對受損結構和原有工程結構兩者的

安全性分析隨著船舶載體的多變性，近些年所開發設計的工程結構和前幾年的對比總會有結構上的變化。也有部分學者從結構余度的角度出發，來評定結構的安全性和完整性。從各個方面出發，綜合考慮結構系統的設計到投入使用中各個環節安全性和不確定因素，再加上經濟考慮實現完整性的評估。另外，對于船體受損結構的分析也需要在船舶原有的結構上展開分析，得出受損力度和海域情況。也需在分析的基礎上對以后的運行加以考慮，避免類似情況的出現。

3.2.3大型復雜結構的隨機性分析

按照以往的分析模式，都是以確定性的概率得出平均值。但是這種方法不能有效的把各種隨機變量考慮進行，因此分析的數據具有不確定性。另外，限元法在結構分析中也普遍被運用，其中包括一階二次矩有限元法、響應面有限元法、點估計有限元法等。但是，限元法會使整體分析的數據偏大，對分析結果造成一定的影響。所以為了解決這個問題，隨機邊界元法被廣泛使用，邊界元法的使用使分析數據精細化，大大的降低了計算量。

4、結束語

經濟的高速發展刺激著石油勘探事業，而隨著陸地油田的逐步枯竭，各國都把目光轉向了海洋，相信未來大力開發海洋資源會成為各國新一輪的競爭目標，所以，推動船舶與海洋工程結構的研究是取得海洋資源開采的關鍵所在。另外，隨著船舶與海洋工程結構的分析更加深入，世界會步入一個更加蓬勃的新時代。

參考文獻

[1]陳建征， 侯金哲. 船舶與海洋工程結構分析[J]. 城市建設理論研究：電子版， 2016.

[2]伍盛杰. 船舶與海洋工程結構分析[J]. 華東科技：學術版（6）：479-479.