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加筋板极限强度计算与分析

黎顺生  
【摘要】:加筋板是船舶和海洋结构物中的基本结构构件。由于制作简单且有良好的强度重量比,加筋板也广泛应用于制造陆基结构物如箱梁和板梁桥等。由于船体梁的总体破坏通常由甲板、底板或者舷侧加筋板的屈曲或塑性破坏控制,因此在船舶结构设计中准确地计算甲板、底板或舷侧加筋板的极限强度就显得尤为重要。 本文沿用了Paik等人计算加筋板极限强度的思想,研究了在面内组合载荷,面内弯矩和侧向压载作用下,加筋板极限强度计算表达式。加筋板的破坏模式分为六种(包括板架整体屈曲破坏模式,板筋交界处屈服破坏,梁柱屈曲破坏模式,腹板的屈曲,加强筋的侧倾以及加筋板的完全屈服),计算每种破坏模式在不同载荷工况作用下的极限载荷值,取其中最小值,即为加筋板最终的破坏模式。 对于加筋板整体屈曲和板筋交界处的屈服两种破坏模式,根据大变形理论和非线性控制微分方程以及相应的基本假定推导出的正交异性板极限强度计算公式和板格的极限强度公式;对于梁柱屈曲,则采用经典欧拉应力公式和Hughes公式计算出加筋板的极限强度值;对于加筋板中加强筋腹板的局部屈曲,采用解析法推导出的公式和Paik通过试验推出的近似计算公式;对于加筋板中加强筋侧倾失稳,则用M.Ma公式求出此失稳模式下的临界应力值。对于初始缺陷(包括初始变形和焊接残余应力)的影响作为参数考虑在其中,使其更精确地计算出加筋板的极限强度值。 最后,在总结上述研究内容的基础上,对加筋板的各种失效模式进行了综合分析,找出各种失效模式下相应的适合工程计算和程序化的求解极限强度的简化公式。本文编制开发了一套具有工程实用价值的加筋板极限强度分析的计算程序,经计算及与ISSC2000会议上著名学者的计算结果进行比较,说明该程序简便、可靠,可方便地应用于加筋板设计和强度校核。


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