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循环载荷下船体梁递增塑性破坏行为分析

周亮  
【摘要】:随着2006年船体梁的极限强度被写入散货船和油船共同结构规范,船体梁的极限强度研究已引起人们的高度重视。对于船体梁极限强度的评估,现在通行的方法都是基于静力极限强度准则,即认为船体梁的总体破坏是一次性极值外弯矩作用的结果。但实际中更为真实的情况是,船舶在波浪中航行时,长期遭受循环中垂和中拱弯矩,在发生一次性破坏之前,船体结构中的部分纵向承载构件已产生不同程度的塑性变形。随着塑性变形的不断累积,船体梁会在某一次外弯矩小于一次性极限弯矩下的情况下发生总体破坏,于是便提出了循环载荷下基于递增塑性破坏的船体梁极限强度问题。 对于循环载荷下船体梁极限强度的研究,国内外鲜有学者涉及。本文在传统的极限强度计算方法的基础上,提出了循环载荷下船体梁极限强度的计算方法,并且还得到了船体梁的循环滞回曲线。这是船体梁递增塑性破坏研究领域的一个突破,对于循环载荷下船体梁极限强度的预测和崩溃行为的研究具有一定的指导意义。本文首先研究了单调载荷下加筋板的应力应变关系,由此得到了循环载荷下加筋板的应力应变关系,并将其用于循环载荷下船体梁极限强度的计算中。主要研究工作如下: (1)研究加筋板在单调载荷下的崩溃行为,以Rahman应力应变关系式为基础,结合有限元法对其进行修正,最终得到适合本文研究所需的加筋板的应力—应变关系; (2)研究加筋板在循环载荷下的滞回行为,将循环载荷下加筋板应力应变关系的研究归结为不同残余应变下加筋板应力应变关系的研究。并以单调载荷下加筋板的应力应变关系为基础,最终得到循环载荷下加筋板的应力—应变关系曲线; (3)研究循环载荷下船体梁极限强度的计算方法,以传统的逐步破坏法为基础,用循环后加筋板的应力应变关系代替加筋板初始的应力应变关系,并编制计算程序,实现循环载荷下船体梁极限强度的计算; (4)以某实船为例,详细研究其在循环载荷下的递增塑性破坏行为。首先通过对比计算验证本文计算方法的可靠性,然后详细研究不同循环加载历程对船体梁极限强度的影响,并具体分析循环载荷下船体梁的崩溃行为。


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