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船体极限强度及其可靠性研究

段明昕  
【摘要】:船体梁总纵极限强度反映了船体结构在受到静水载荷、波浪载荷及其它载荷共同作用下的抗弯能力。船体梁总纵极限强度是船体结构安全基本的强度量度指标。正确地分析和评估船体梁总纵极限强度对保证船体结构安全具有重要的意义。另一方面,船舶在运营过程中,时常面临着事故的危险,其中以碰撞和搁浅对船体结构的承载能力损伤最大,因此也需要正确地分析和评估船舶在遭遇碰撞和搁浅事故后的破损船体剩余极限强度。 传统的船体梁总纵极限强度校核方法为确定性方法,这种方法简单方便,但这种方法并没有考虑不确定性因素的影响,对复杂船体结构的安全评估不够准确。因此对船体梁总纵极限强度的校核采用可靠性方法进行计算和分析更加符合实际情况。 本文基于可靠性原理,采用一阶二次矩法对一条实船完整船体结构可靠性进行了分析,并与确定性方法进行了分析和比较。本文还对遭受碰撞和搁浅事故后破损船体结构进行了可靠性分析。 本文主要研究内容包括: (1)研究了船舶外载荷(静水载荷、波浪载荷)及船体极限强度随机变量的概率分布及统计特征。 (2)研究了确定性方法中,计算船体梁总纵极限强度的两种不同方法:一步法和非线性有限元法。并对一条实船进行了计算和评估,将两种方法计算结果进行了分析和比较。 (3)研究了运用Rosenbluthe法求解船体极限强度统计特征的方法。 (4)研究了剩余强度指数与破损部位、破口尺寸之间的关系,并对它们之间的关系曲线进行了拟合,得到了拟合函数,并建立船舶破损模型。 (5)研究了基于一阶二次矩法的破损船体结构可靠性分析模型,并对一条实船进行了计算与分析。 实船计算结果表明本文方法是实际可行的。本文对船体结构极限强度的评估具有一定的参考价值。


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