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1、48卷第1期(总第176期)中国造船Vol.48No.1(SerialNo.176)2007年3月SHIPBUILDINGOFCHINAMar.2007文章编号:1000-4882(2007)01-0102-04极限强度校核中的几个问题121戴仰山,沈进威,宋竞正(1.哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨150001;2.中国船舶科学研究中心,江苏无锡214082)摘要极限强度检查是船级社规范中的重要部分。就当前船舶结构设计中一些有争议的问题,诸如极限弯矩定义、极限强度条件以及砰击振动弯矩计算等问题进行了讨论。关键词:船舶、
2、舰船工程;极限强度;船舶结构设计;极限弯矩;砰击振动弯矩中图分类号:U673.2文献标识码:A1引言拉翼板至中和轴的距离与受压翼板至中和轴距离之比(其值大于1时取为1)。极限强度条件常用极限弯矩与正常航行时最在船体的纵向总强度分析中,通常包括总纵弯曲时的合成正应力校核,总纵弯曲时的剪应力大外弯矩的无因次比值来表示,即不论中垂或中[1]拱状态,必须同时满足校核,以及极限强度校核三部分。前两部分讨论的Mu是船体在正常航行状态时的强度,后一部分讨论≥m(1)Ms+Mw的是船体在意外状态下所具有的强度贮备。船舶Mu在使用过程中可能遭遇的
3、意外情况是多种多样M≥n(2)s+Mw+Md的,诸如搁浅、碰撞、水下爆炸等等。由于此时作用式中Ms为静水弯矩;Mw为波浪弯矩;Md为砰击于船体上的外载荷不好确定,因而常常笼统地用振动弯矩;m、n均为大于1的系数。剖面的极限弯矩来评估船体结构的承载能力。式(1)和式(2)的物理意义很明显,表示相对在现行的船舶规范中,极限弯矩Mu的定义于正常航行状态,船体结构应具有的超载能力。为:在离横剖面中和轴最远的船体梁翼板中,当面目前,在船舶设计部门,对上述做法有一些争内应力达到危险应力(对于拉伸情况,危险应力取议。问题主要集中在:上述定义的
4、极限弯矩是否合为材料的屈服极限Rs;对于压缩情况,危险应力理?极限强度的两个条件并存是否必要?砰击载取为板架的临界应力Rcr)时所对应的总纵弯矩,荷计算公式是否符合实际?本文将分别对上述问亦即题进行分析和讨论。中垂时Mu=min(Rcr甲板W1甲板,G1RsW1船底)中拱时Mu=min(Rcr船底W2船底,G2RsW2甲板)2极限弯矩的定义式中W1甲板、W1船底分别为中垂时甲板和船底的剖面模数,W2甲板、W2船底分别为中拱时甲板和船底所谓极限弯矩,严格的提法应当是,船体达到的剖面模数(在计算上述剖面模数时,应计及在压极限状态时所
5、对应的作用弯矩。那么,什么是船体应力作用下部分板格失稳的影响);Rcr甲板、Rcr船底的极限状态呢?在总纵弯曲时,对整个船体梁而分别为甲板和船底的板架发生整体屈曲时的临界言,可能存在下述三种极限状态:应力(≤Rs);G1、G2分别为中垂和中拱时船体梁受收稿日期:2005-05-16;修改稿收稿日期:2006-11-2748卷第1期(总第176期)戴仰山等:极限强度校核中的几个问题103¹最大承载能力的极限状态。如果此时的外3极限强度条件载荷再增加,船体就将出现整体毁坏。这其中包括剖面屈服破坏和板架屈曲破坏两种模式。该状态如上所述
6、,极限强度用相对于正常航行状态对应着结构的安全性。时船体结构应具有的超载能力来表示。那么,如何º正常使用的极限状态。如果此时的外载荷确定正常航行时的最大外载荷呢?由于影响因素再增加,虽然船体尚未出现整体毁坏,但由于过大太多,这实际上是个不易回答的问题。式(1)与式的变形或剧烈的振动等原因已无法正常使用。该(2)基本上是表示船舶在整个使用期中,可能出现状态对应着结构的适用性。的两种危险状态。当砰击振动弯矩在总载荷中所»维持足够使用寿命的极限状态。如果此时占比例相对较小时,条件(1)将起决定性作用;反外载荷再增加,虽然船体未出现整体
7、毁坏,也能正之,条件(2)则起决定性作用(应注意两个公式中常工作,但由于疲劳损伤已无法使船体达到预定波浪弯矩Mw的取值都是相同的)。例如护卫舰、的使用年限。该状态对应着结构的耐久性。驱逐舰、集装箱船等高速舰船,由于砰击现象较为若依照上述分类可以看出:现行船舶规范中严重,极限强度中的条件(2)往往最难满足。所定义的极限弯矩,对于屈曲失效,对应的是最大后来,在苏联于20世纪90年代初制定的《海承载能力的极限状态;而对于屈服失效,则相当于[4]船强度标准》中,以及在俄罗斯后续制定的强度是正常使用的极限状态。在后一种情况下,若作用标准中
8、,则进一步把式(1)和式(2)对应的状态具弯矩大于极限弯矩,离中和轴最远的构件将发生体化为极限波浪工况与巡航波浪工况。认为极限明显的塑性变形,从而影响船舶仪表、设备以及武波浪工况是船舶在使用期中可能遭遇的极限海况-8器的正常使用,但船体此时并未出现整体毁坏,还(
