船体带孔甲板的屈曲分析【文献综述】

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1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程船体带孔甲板的屈曲分析引言本人毕业设计的论题为《船体带孔甲板的屈曲分析》，对于钢制构件，结构破坏有三种类型，断裂、局部塑性破坏和屈曲破坏。对船体结构而言从纵向总纵强度分析，船体损伤与之相对应的有：由于疲劳裂纹产生的脆性破坏，引起的损伤，以及由于异常波浪外力引起的甲板屈曲破坏等。而疲劳裂纹所产生的破坏可以采用改善钢材低温特性的办法予以改善；由抨击产生的损伤可以通过操船防止，因此甲板的屈曲分析就显得尤为重要。在甲板屈曲的可靠性分析中应考虑载荷和承载能力两个方面．载荷上应考虑静水、波浪载荷的不确定性；

2、承载能力分析中应考虑材料性能和几何尺寸的不确定性，焊接产生的甲板板格韧挠度和残余应力将显著的降低甲板的抗屈曲能力。甲板屈曲形式可以分为两种，即纵支骨之间的甲板板格的局部屈曲和横舱壁之间的甲扳整体的屈曲届曲后将引起塑性破坏屈曲从初挠度最大，承载能力最弱的板格开始，逐渐达到数个板格的屈曲，使甲板承载能力下降，以至引起整个甲板的破坏。正文1.论文研究的背景目的和意义船体上的构件板材破坏形式有三种，即：断裂、局部塑性破坏和屈曲破坏。对船体结构而言，如果从纵向总强度上分析，与之相对应的船体损伤有：由于疲劳裂纹产生的脆性破坏，由于砰击引

3、起的损伤，及由于异常波浪外力引起的甲板屈曲破坏等等。由疲劳裂纹产生的破坏可以采用改善钢材低温特性的办法予以改善；由砰击产生的损伤可以通过操船防止，而甲板的稳性在船舶设计完成后就基本已经是个定值，所以对甲板屈曲的研究是非常重要的。船舶所受到的外力非常复杂。除了船舶本身的自重，装备和载重等重量以外，船舶还受到包括海水在内作用于船体的力。除非船是静置在水中，否则船上所受到的海水作用力主要是动力。这些动力包括水动压力、冲击力以及船在运动中的惯性力等等。力学上，我们在研究船体强度问题时长把船体作为梁来研究。因为在考虑屈曲问题时，虽然船

4、体结构中有很多受压构件，但船在波浪中发生总弯曲时，离船体中性轴最远的甲板和船体板更容易失稳，因为船底结构比甲板结构要强，而且甲板离中性轴更远，所以在讨论船舶结构稳定性问题时，除了各种支柱外，主要是讨论甲板骨架和甲板板的稳定性问题。对于船舶屈曲研究近年发展很快，之前关于船体结构强度研究的文献很多，但近年来很多由于甲板结构失稳引起的船舶破坏实例的出现，越来越多的注意力被投在了船体的屈曲分析上。随着现代造船中高强度钢的应用，使得构件断面尺寸可以减小，而失稳的可能性就增大，于是保证这种高强度钢构件的稳定性也就显得更加重要。初期对于甲

5、板屈曲的研究，首先考虑板的中性平衡状态，即板受中面压力或剪力作用并获得小偏移时的平衡状态。板在中性平衡状态时对应的外力就是板的临界力。通常是用微分方程来描述板的中性平衡状态。与杆的情形相仿，板的中性平衡微分方程式可借板在复杂弯曲（即有横荷重又有中面力作用）时的弯曲微分方程式导得。60年代出现的有限元法是把弹性体离散为有限个单元，即认为弹性体是有限个单元组合体，对于每一个单元用李兹法的思想来求位移与力之间的关系（即求单元的刚度矩阵），再借助电子计算机计算。目前广泛应用于屈曲分析的有限元软件如Patran等都是以此为基础发展起来

6、的。2.CCS板格屈曲强度的校核方法之一简化公式法船体结构屈曲表征的一般形式船体结构屈曲行为一般分为以下四类：(1)筋条之间的板格屈曲；(2)筋条腹板屈曲(梁柱失稳曲)和面板的局部屈曲；(3)加筋板屈曲；(4)加筋板格的整体屈曲；按照船舶结构的设计理念，扶强材的抗屈曲能力应大于板格，因此，最常见的屈曲现象为筋条之间的板格屈曲。另外，船舶结构的受力情况是一个复杂的应力状态，因此，屈曲计算中还应计及复杂应力成分对单向临界应力的影响。在对板格屈曲分析方法适用性研究中，考虑了如下因素：(1)组构复合应力作用下板格屈曲相关方程；(2)

7、规定临界应力的弹塑性修正方法；(3)规定工作应力的计人方法；(4)规定校核工况、屈曲安全因子。在此基础上，0Cs制定r关于船体结构屈曲强度直接计算评估衡准方法，在《油船船体结构强度直接计算指南》中给出如表1所示的计算方法，进行屈曲强度校核。3.有限元屈曲要求方法在有限元屈曲要求中，可以基于“双向轴压+边缘剪切”的复杂应力状态考查板格的屈曲响应，这是有限元屈曲方法的鲜明特点之一。在有限元的屈曲校核中，公式法、半数值法和数值法均列入有关规范标准中。1)公式法主流的技术背景是德国工业标准DIN18800_4J，基于数百个模型试验，

8、其他技术标准中的闭合公式一般均在该公式的本构关系上作进一步的修正和改进。如散货船共同结构规范中的有限元屈曲要求等。2)半数值法的技术背景基于非线性大挠度薄板理论，且采用结合半解析方法编制软件进行求解，可以从理论上较为准确地预报加筋板格实际情况下的屈曲行为l2J，如油船共同结构规范中的有限元