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船舶总纵极限强度可靠性分析及相关影响因素研究

邹路遥  
【摘要】:在船体结构设计、建造以及运营当中存在着诸多不确定性因素,影响着船舶在结构强度方面的可靠性。将这些不确定因素视为随机变量,采用结构可靠性分析方法(SRA)可以得到船体梁总纵极限强度的可靠度指标,能够更清晰反映船舶抵抗总纵弯曲失效的能力。本文的主要内容是针对内河典型船型进行船体梁总纵极限强度(后面简称极限强度)可靠性研究。采用SRA方法,参考IACS CSR及相关背景材料,考虑影响船舶结构安全的主要不确定性因素,提出一套适用于内河船舶的船体梁极限强度可靠性分析方法,并利用该方法计算了一系列内河船的极限强度可靠性,确定了目标失效概率,计算并优化了分项局部安全因子,最终得到基于可靠性的内河船极限强度校核公式。另外,对于具有大货舱开口的内河集装箱船,需要考虑在扭转变形对总纵极限强度的影响。本文针对5艘典型内河集装箱船,采用非线性有限元分析软件ABAQUS对集装箱船的船舯区域两个相邻强框架间的舱段建立有限元模型,计算了考虑大扭转变形下模型的极限强度,并重新代入到可靠性分析过程,考察了大货舱开口集装箱船可靠性分析方法的安全性。另外,通过对比非线性有限元方法和增量迭代法的极限强度计算结果及相应可靠性分析结果,确定了两种极限强度计算方法的正确性。IACS CSR假设每种装载工况被认为是等概率发生的,然而从样本船的考察结果来看,每种装载工况的发生概率实际上并不相等,所以该假设和实际情况的较大差异可能会对隐含在船体梁极限强度衡准中的安全水平有某种影响。本文考虑了海船装载工况分布对外载荷随机分布的影响,对一系列BC-A型散货船的船体梁极限强度进行了可靠性分析。可靠性分析结果与原始安全水平的对比表明,考虑装载工况分布得到的可靠性水平依旧满足要求,IACS CSR提供了足够保守的安全裕度。


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