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《哈尔滨工程大学》 2001年 博士论文
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船首底部砰击强度的可靠性分析

张志民  
【摘要】: 船首底部砰击是船舶在严重海况中航行时经常发生的一种物理现象。砰击发生瞬间,会在底部区域产生巨大的砰击压力,从而威肋底板的强度。本文的主要内容就是在考虑各种不确定性因素影响的情况下,用概率分析的方法较为合理地计算作用在底板上的砰击压力和底板极限承载能力,并用可靠性方法合理评定底板的安全性。为此,本文主要在下面几个方面进行了探索: 首先,建立了底板砰击极值压力的长期预报方法,通过分析海况、航速、航向角、装载状态等不同的影响,合理简化了长期预报的计算过程。使得该方法易于在实际工程计算中得以实现。 其次,依据极限状态的定义,给出了适用于有限元计算的底板失效模式。并采用该失效模式对大量计算模型进行了计算和分析,找到了底板几何尺寸和材料机械性能对底板极限承载能力的影响规律。在此基础上,对由传统极限分析方法得到的底板极限承载能力上限解的计算公式进行了合理的修正。得到了形式简单,结果较为准确的新公式。 再次,以五艘散货船为例,对中国、美国、挪威和英国的船舶设计与建造规范的有关规定进行了计算、比较和分析,指出了其中存在的问题和产生这些问题的原因。并采用可靠性分析的方法研究了实船和四国规范对应的船首底板的可靠性指标,以此为依据,给出目标可靠性指标的确定方法。 在上述工作的基础上,对我国建造规范中原有的砰击压力名义值和底板承载能力名义值的计算公式进行了修正,并参照选定的目标可靠性指标求出了安全系数,给出了更为科学合理的船首底部砰击强度定值评定公式。


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