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不对称船体结构的非线性响应研究

温保华  
【摘要】: 随着人们对舰船损伤安全性特别是生命财产和环境的日益重视,如何有效地预测舰船损伤后生命力其研究成为迫切需要解决的问题。本文通过对破损后的不对称船体结构的非线性响应问题包括船体动态特性、破损船体外载荷、船体挠度、加筋板屈曲与极限强度,以及船体极限强度等方面进行了初步研究,从而为舰船生命力中的破损船体剩余强度衡准制定提供依据。其主要内容如下: 1)通过薄壁梁理论求得结构参数后,采用迁移矩阵法,在考虑剪切效应、转动惯量和翘曲影响下,推导出求解破损船体结构的动态特性公式系统的场迁移矩阵和点迁移矩阵,并着重分析了船体不同破损程度和翘曲变形对船体振动的动态特性的影响。 2)基于船舶不沉性理论的基础上,采用符拉索夫曲线分析了不同破舱组合下的船体浮态参数。然后采用线性切片理论,计及水线以下破损后船舶由于舱室进水产生的横倾角与纵倾角的影响,利用多级展开法求解非对称剖面的二维辐射和绕射流场,计算了破损船体非正浮状态条件下的波浪载荷。在一定假定条件下,将切片法计算的波浪弯矩与剪力同静置法计算结果进行了比较,分析了破损后的载荷变化,为船体总纵剩余强度研究提供依据。 3)在非对称弯曲梁模型的基础上,考虑外载荷变化下,计算了宏观破损后船体弯曲挠度和剪切挠度,并分析了剪切挠度对总挠度的影响。根据船体梁强度理论,建立船舶极限挠度数学模型与求解方法,提出利用船舶挠度检验船体总纵强度的新方法,可以较方便地对正常或破损船舶总纵剩余强度进行检验,便于初步设计。 4)在消化相关资料基础上,采用修正休斯的梁柱方法(Hughes)和非线性有限元方法讨论了加筋板的屈曲与极限强度,为分析船体的极限强度打下基础。文中主要分析了加筋板的几种屈曲模式和几种失效模式,并着重讨论了加载偏心对极限强度的影响和加筋板的侧倾强度数值分析,和简单讨论 哈尔滨工程大学博士学位论文 了组合载荷作用下的加筋板极限强度的相互关系。 5)在改进P磁简化公式的基础上,提出了不对称弯曲条件下的船体极限强 度计算的简化方法。然后采用塑性节点法,考虑结构的几何非线性和材料 的非线性双重以及各缺陷因素影响,分析了不对称船体结构的极限强度。 通过与实验值的比较,说明简化方法与塑性节点法都能较准确预报极限强 度。


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