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《大连理工大学》 2011年
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含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究

张岩  
【摘要】:船体结构是典型的“薄壁组合”结构,在环境载荷作用下容易发生构件的屈曲。同时船体结构不可避免的存在腐蚀损伤而发生构件厚度的减薄,从而导致船体结构抵抗屈曲破坏的能力下降。船体结构中较为常见的腐蚀损伤形式为不均匀腐蚀损伤和点腐蚀损伤,在这两种腐蚀损伤情况下,船体结构的屈曲评估难度较大,目前仍无公认的评估方法。 本文研究的目的是建立一种可在实际工程分析中应用的含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法。论文主要研究工作如下: (1)从实船船体腐蚀损伤检测参数入手,将多个腐蚀损伤检测参数转化为一个腐蚀损伤参数,即腐蚀体积。分析计算中充分考虑实船船体腐蚀损伤检测中可获得的所有参数(蚀坑数目、平均蚀坑直径、最大蚀坑直径、平均蚀坑深度和最大蚀坑深度),通过统计学原理进行分析,并编制相应的腐蚀体积计算程序。分析结果表明此方法计算的腐蚀体积与真实的腐蚀体积间的误差满足工程分析要求。 (2)以腐蚀体积为主要参数,分析含双面腐蚀损伤船体板格结构的极限强度折减因子及屈曲评估方法。通过理论分析和有限元数值模拟计算得出单向压缩、双向压缩以及剪切载荷作用下基于腐蚀体积的含双面腐蚀损伤船体板格结构极限强度折减因子的量化计算公式。同时分析了各种与腐蚀损伤相关的参数以及板格的几何参数和载荷参数对极限强度和极限强度折减因子的影响。在此分析基础上建立基于腐蚀体积的含双面腐蚀损伤船体板格结构屈曲评估方法,可在工程分析中应用。 (3)以腐蚀体积为主要参数,分析含单面腐蚀损伤船体板格结构的极限强度折减因子。通过理论分析和有限元数值模拟计算得出复杂载荷作用下基于腐蚀体积的含单面腐蚀损伤船体板格结构极限强度折减因子的量化计算公式。同时分析了各种与腐蚀损伤相关的参数以及板格的几何参数和载荷参数对极限强度和极限强度折减因子的影响。此量化计算公式可用于工程分析中含单面腐蚀损伤船体板格结构的屈曲评估。 (4)开展实船船体中含腐蚀损伤板的屈曲试验研究。对实际的含腐蚀损伤船体板进行腐蚀损伤检测、材料性能拉伸试验以及屈曲试验,并与前三项工作的研究结果相比较。验证了腐蚀体积计算方法的正确性、含腐蚀损伤船体板格有限元屈曲分析的正确性、提出的基于腐蚀体积的含腐蚀损伤船体板格屈曲评估方法的正确性以及此评估方法在工程分析中的适用性。 (5)综合前四项研究工作成果,开发含腐蚀损伤船体结构屈曲评估软件系统。将所有已知参数(包括腐蚀损伤参数、板格的几何和材料参数以及力学性能参数)输入系统,以前四项研究成果为理论基础,计算腐蚀体积、板格的极限强度折减因子以及极限强度利用系数等与屈曲评估有关的参量,对含腐蚀损伤船体结构进行屈曲评估。此系统操作简单,只需输入含腐蚀损伤船体结构的各项参数,即可进行屈曲评估,适用于实际工程分析。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U661.4

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