动态弯矩载荷作用下船体梁结构极限强度数值模拟

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文动态弯矩载荷作用下船体梁结构极限强度数值模拟硕士研究生：余磊指导教师：王福花研究员学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：任慧龙教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文动态弯矩载荷作用下船体梁结构极限强度数值模拟硕士研究生：余磊指导教师：王福花研究员学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADi

2、ssertationfortheDegreeofM.EngNumericalsimulationontheultimatestrengthofhullgirderunderdynamicbendingmomentCandidate:YuLeiSupervisor:ResearcherWangFuhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofSubm

3、ission:Jan,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年

4、月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送

5、交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日动态弯矩载荷作用下船体梁结构极限强度数值模拟摘要船体结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标，研究船舶结构在极限载荷作用下的力学行为和力学性能，评估结构安全性能是船舶结构设计与评估中一项必不可少的工作。随着船舶行业的发展，船舶设计趋于大型化、高速化、轻量化，船舶在运营过程中可能会遭受到更加恶劣的海洋环境，对船舶结构的要求会进一步提高。工程设计上采用静力的方法对船舶结构极限强度进行评估在目前阶段是被认可的，但船舶结构在极限动态载荷作用下的响应相对静态响应会更加强

6、烈，船舶结构能否满足更加恶劣的海洋环境是船舶业界工作者们急需解决的问题。由于解析法和经验公式对于船体梁极限强度的不适用性以及实船试验中存在的诸多困难和不经济性，本文从数值模拟的角度来分析船体梁在动态极限弯矩载荷作用下的动态响应和力学性能。采用非线性有限元方法，考虑材料非线性、几何非线性对加筋板、甲板板架以及船体梁结构的动态响应以及动屈曲现象进行研究，主要研究内容如下：（1）研究加筋板单元在轴向载荷作用下的失效模式、极限强度以及考虑静态载荷和动态载荷作用的差别。通过非线性有限元方法，计算加筋板单元结构在考虑几何初始缺陷、边界条件影响下的失效模式

7、，得到极限状态下结构的应力应变曲线。同时基于传统静力极限强度概念和动态计算方法，分别计算在施加轴向位移和轴向力的动态时历载荷下的极限强度值并进行对比分析；（2）研究甲板板架结构在极限载荷作用下的静、动态响应过程。采用传统静态极限强度计算方法对甲板板架极限强度进行计算，得到甲板板架结构的静力失效过程及静力极限强度。考虑实际动态载荷作用于甲板板架结构，将动态载荷时历化分为随波浪周期变化的动态载荷和极短时间内的砰击载荷，分析在两种动态载荷作用下甲板板架结构的动态响应；（3）研究船体梁结构的静力极限强度值和动态载荷作用下的失效模式及极限极限强度值。选

8、取中部弯矩最大所在的舱段和两边的延长段作为船体梁舱段有限元模型。基于传统静力分析方法和动态方法分别研究船体梁结构在中拱和中垂状态下极限强度和失效模式，研究极限状态和