船體結構極限強度及破損剩余強度的研究

楊潔環

天津新港船舶重工有限責任公司 天津 300450

當前我國經濟水平的快速發展，同時也推動了船舶工業的發展進程。在當前船舶行業中期船體的結構在承受極限環境的作用下，其中存在的強度問題變得日益嚴重，為此對船體結構的強度進行正確的評估對船體極限強度的設計有著十分重要的作用。

1 板和加筋板極限強度分析方法

1.1 實驗法

該測試方法通常用于分析板和加勁肋的極限強度，并在特定項目中取得了良好的結果。該應用的主要研究內容如下：①在船舶結構的具體分析中，通過測量T型鋼和角鋼，了解了殘余應力的分布以及殘余應力對加勁肋的影響，以及該板被理解；②通過本試驗，結果表明該方法可用于偏心載荷作用下的船舶極限強度分析，為船舶極限強度研究提供參考；③通過試驗研究了不同材料、加筋材料和邊界條件對船舶加勁肋極限強度的影響實驗。在同時，在分析過程中還可以分析軸向載荷的影響過程試驗方法是研究板材和加強筋。很多學者們通過分析鋼板和加強筋的極性實驗，所以在分析中合理應用實驗方法是可行的[1]。

1.2 有限元法

非線性有限元方法和計算近年來發展迅速，并逐漸應用于加筋混凝土的極限強度預測盤子。在目前，有限元法已廣泛應用于板和加筋板的有限元研究中，一些結果已經被證實獲得。與當前造船業的發展，近年來造船業發展迅速年。鋁增強材料由于其重量輕，在輕型運輸系統中具有良好的應用前景。因此，有必要加強分析內容。在研究和分析的過程中，一些學者對直接影響極限強度的內容進行了模擬研究和分析。

2 加筋板極限強度有限元分析

2.1 初始缺陷

船舶結構中有三種加勁肋：角鋼、扁鋼和梯形加勁肋鋼。英寸換句話說，在船體中，鋼筋與船體相連盤子。盤子加固材料通常不同于板。高-高強度鋼可用作加強筋的原材料，中強度鋼可作為鋼鐵原料盤子。到期對于焊接引起的初始缺陷對加勁板的影響，本文的分析只考慮了初始撓度對加勁板的影響，而焊接引起的殘余應力對加勁板的極限強度影響較小，因此本文的分析方法具有一定的實用價值。對于加筋板的撓度分析，可以從以下幾個方面入手：①板的初始撓度可以用板在雙向壓力作用下的特征值作為板寬的屈曲模態來模擬；②加筋板的初始撓度和加筋板的柱形撓度可以用有限元法模擬，加勁肋在雙軸壓力下的特征值屈曲模式；③加勁肋在雙軸壓力下的特征值屈曲模式可以模擬加勁肋的初始撓度，即加勁肋長度的0.001。在非線性有限元計算過程中，需要將三個初始撓度作為極限強度的影響因素。為可以模擬加筋板的初始撓度，需要事先確定非線性有限元模型的節點，并應用加筋板有限元模型。該模型的初始步驟如下：①對加筋板有限元模型進行特征值屈曲分析，得到加筋板與板的關系[2]。需要注意的是，在加固過程中應考慮兩種不同類型的側向屈曲；②應將每個初始撓度的形狀減小到規定值；③應將減小的初始撓度集成到有限元模型中。

2.2 外荷載

最常見的外部負載是水壓和雙軸壓力。在分析過程中可以采用到了側向水壓為0.16mpa的極限設計條件。在非線性有限元的計算中，首先將側面壓力施加到模型，然后再施加軸向應力。施加側向壓力后，可以發現初始偏斜將被側向表面壓力引起的變形所覆蓋。此時，可以判斷橫向應力，并且軸向載荷對結構的極限強度有很大的影響。在船舶加筋板有限元模型中，采用到了shell181單元對加筋板、翼緣和翼腹板進行了數值模擬零件。由對比各種分析結果，在分析過程中，加勁肋損傷后，特別是加勁翼緣和腹板的網格變得密集，會引起橫向屈曲失敗。在問題分析過程中，必須進行有限元計算已執行。該分析表明，加勁板存在損傷，尤其是加勁翼緣與腹板的嚙合失效密集加勁肋對提高船體板的極限強度有著十分重要的意義。

3 分析船體板架極限強度

船板是船舶的關鍵部件結構英國船舶結構的極限強度分析必須分析這一內容，這也是船舶結構極限強度分析過程中的關鍵內容結構。英寸分析和發展的早期階段，船體網架的穩定性分析主要是在極端邊界條件下進行的，即在具體問題分析過程中，假設船體網架的邊界為剛性固定狀態，且簡單支撐。彈性極限狀態之間的約束，不難發現，船體格柵的屈曲強度在一定程度上取決于格柵的邊界約束。當船體網格不穩定時，船體上某些材料的應力估計已進入非線性狀態。為可以保證最終分析結果的合理性，有必要進行彈塑性穩定性計算。計算方法是引入材料壓應力進入非線性狀態時的應力修正概念，即用解析或解析公式求解歐拉應力。有限元方法是基于對彈性臨界壓力的分析和修復。不同材料的校準曲線之間存在較大的差距，復雜結構的組成也非常復雜。復雜成員的內力分配不可避免地會受到影響并失去平衡。這次，結構的術語模量有所不同。采用統一的校正方法對模型進行校正，結構簡單，可進行機加工，取得滿意的效果。類似于有限元方法的合理應用，它可以實現各種復雜不規則網格的合理計算。

4 船體極限強度研究的展望

直接法的適用性和適用性嚴重不足有缺陷。在在具體的分析過程中，計算出的最終彎矩會對計算結果產生很大的影響錯誤。對于例如，在研究分析過程中所采用的漸進失效分析方法要求有良好的理論背景和準確合理的計算方法單位平均數壓力，英寸分析過程中，采用了傳統的非線性有限源法。如果沒有成熟方法的支持，不同的人會對同一結構進行極限強度分析，其最終的結果也會有所不同。當前技術的不斷發展和船舶研究的不斷深入，人們可以對加筋板在均布荷載作用下的極限強度進行研究和分析。然而，實際研究表明，某些結構可能會受到不均勻荷載分布的影響。因此，在今后的研究過程中，有必要進一步的加強到了加筋板在共同荷載作用下的局部（整體）分析，才可以有效的提高到了計算的準確性和合理性。

5 結語

由上可知，傳統的以線性彈性應力水平已經無法適應當前的船舶行業的需求，為此極限承載能力為基礎的技術在逐漸的代替到以往傳統的以線性彈性應力水平。船體極限強度計算方法的研究是當前船舶結構強度設計中的重點，受到人們的重視。