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基于船舶总纵极限强度的可靠性研究

江晓俐  
【摘要】:长期以来,船体结构设计一直使用传统的确定性方法。实际上,结构分析中起主导作用的都是不确定的参数。因此,确定性方法很难明确说明各种不确定因素。随着现代船舶结构力学的发展,人们已经认识到可靠性方法的重要性。当前,许多国外船舶行业已经采用结构可靠性分析方法。以概率论为基础的统计分析方法已成功地用于处理载荷、材料和货物分布法中的不确定性。比较而言,国内的船舶研究仍以确定性的安全因子法为主,远远落后于航空和土木工程中可靠性理论的研究。 本文将最重要也是最基本的船体总纵极限强度与当前研究热点可靠性问题相结合,以精确计算船舶实际承载能力和评估真实的结构安全余度,从而获得统一的安全评估标准,同时促进船舶规范的发展与完善。基于总纵极限强度的可靠性分析中考虑了腐蚀、疲劳和维修等主要因素的影响。同时,通过例证说明本文建议的船舶结构维修方案在经济论证中具备明显的优势。 本文的主要工作如下: (1) 通过综合、比较船舶总纵极限强度的各种计算方法,采用目前公认为“最有效”的渐进崩溃法(修改的Smith法)计算船舶总纵极限强度。 (2) 系统研究了导致结构老化从而丧失完整性的主要因素腐蚀和疲劳。研究重点放在两个方面:一是油漆涂料的寿命预测;二是腐蚀与疲劳间的密切联系。过去对于油漆涂料的研究基本为定性研究,本文基于收集的实际资料,对于油漆涂料进行了定量分析。 众所的周知腐蚀和疲劳之间紧密相关。国际上通常采用腐蚀强化因子来近似处理两者之间的关系,这种近似从理论上来讲显得过于简单。本文提出采用理论上更切合实际的相关理论来反映腐蚀与疲之间的联系,并对相关随机变量正态化前后相关系数取值作了详细研究,采用Nataf转化原理经迭代获得变量正态化后新的相关系数。 (3) 详细论述了影响总纵强度的两大载荷静水载荷和垂向波浪载荷的短期和长期分布。在比较各种载荷组合方法的基础上,采用可靠性较高的Ferry-Borges方法对于上述两种载荷进行了组合,并就载荷组合因子的敏感性展开了讨论。


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