基于Smith法的船体极限强度评估方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于Smith法的船体极限强度评估方法研究硕士研究生：刘旭东指导教师：佟福山教授学科、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：工学硕士学位论文基于Smith法的船体极限强度评估方法研究硕士研究生：刘旭东指导教师：佟福山教授学位级别：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:A

2、DissertationfortheDegreeofM.EngHullGirderUltimateStrengthResearchBasedonSmithMethodCandidate:LiuXudongSupervisor:Prof.TongFushanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureAndOceanStructureDateofSubmission:January,2018Da

3、teofOralExamination: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：年月日哈尔滨工程大学学位论文

4、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交有关部门进行保存

5、、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于Smith法的船体极限强度评估方法研究摘要在评估船体极限强度的方法中，Smith法通过荷载增量迭代，结合离散后加筋板单元的力学性能，得到船体梁的弯矩-转角曲线，曲线峰值点所对应的弯矩为船体梁的极限弯矩。该方法思路清晰，可以考虑剖面构件的逐步破坏和结构的后屈曲特性，具有较好的精度且应用方便，目前已成为HCSR规范极限弯矩计算的推荐方法。Smith法的计算精度取决于单元应力-应变关系和剖面中和轴计算的精度。HCSR规范给出了典型失效模式下单元的应力-应变关系计算方法，但随着造船行

6、业高强度钢的广泛应用，规范中单元应力-应变关系对于高强度钢单元是否适用，并未明确；此外，HCSR规范中仅给出了针对完整船对称剖面的中和轴确定方法-力平衡准则，该方法仅能考虑中和轴的上下平动。显然，对于存在中和轴偏转的非对称剖面，尤其是破损船舶，是不适用的。因此，有必要对基于HCSR规范的传统Smith方法进行改进研究，重点是高强度钢单元应力-应变关系的适用性和非对称剖面中和轴定位方法等。综上所述，本文内容主要包括以下几个方面：1）Smith方法程序的开发。介绍Smith方法的基本原理、基本假设、计算流程，开发了基于HCSR规范的传统S

7、mith方法程序。2）高强度钢单元的应力-应变关系的研究。针对高强度钢材料曲线的特殊性，基于非线性有限元法研究了不同材料模型下应力-应变关系的差异，并与规范结果对比，验证规范公式是否适用于高强度钢。3）中和轴定位方法的研究。总结中和轴位置的计算方法，考虑了中和轴的平移和转动，引入力平衡准则和力矢量平衡准则。采用多目标粒子群优化算法，将中和轴的位移和转角设为优化变量，将力平衡准则和力矢量平衡准则设为优化目标，通过粒子的迭代寻优确定中和轴的位置，有效地提升了搜索的精度和智能度。4）双弯矩联合作用下船体极限强度的研究。利用改进的Smith法

8、程序计算某船在不同角度下的极限弯矩，得到垂向极限弯矩和水平极限弯矩样本点，绘制出船体极限弯矩包络线，并拟合出显式的极限状态方程，最后预报出船舶的危险载荷，完成了双弯矩联合作用下船体极限强度的评估。关键字：极限强度；Smi