船体结构加劲板的屈曲分析【文献综述】

《船体结构加劲板的屈曲分析【文献综述】》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、毕业设计文献综述船舶与海洋工程船体结构加劲板的屈曲分析1.本文的研究背景及意义结构的屈曲分析是强度理论的分枝之一，对结构的安全性是很重要的。而现在飞速发展的科学技术和涌现出来的高强度材料，材料的强度已经不是主要关心的方面了，而且拉应力作为主要研究方向的也不是很重要了，而是侧重压应力为主，在结构设计中显得重要了起来。在建筑、桥梁、航空和海洋工程中都面临着这一课题。在保证安全的情况下，最大限度降低材料的消耗，成为了结构设计工作者的一个重要课题。所以在符合结构设计的功能要求、保证结构的安全前提下，每一个设计工作者都在追求如何最大限度地节省材料。因此急需研究人员提

2、供一个精确，实用且与理论结果相接近的研究方法。船体结构设计中的稳定性研究很重要，船舶结构力学工作者一向高度重视。最近几年，船舶排水量越来越大、船体结构重量反而越来越小，在强度的要求下，高强度钢被运用的很多。船舶结构构件的剖面尺寸越来越小，结构刚度越来越低，结构稳定性问题显得尤为重要。结构稳定性是指在承受外力荷载时能够保持结构初始形状的能力。屈曲是指结构从初始形状向其他形状的突变。此时的平均应力称为屈曲应力或临界应力。它取决于结构的尺寸、形式、材料和所受压力分布模式和边界条件。研究结构的屈曲就是要求求出临界应力，并使该值不小于其所受的压应力，使结构能正常工作

3、。船体结构的屈曲分析，一般要求计算结构的临界应力。加筋板结构可以节省大量材料，而且还能保证结构实用性和安全性，提高了结构的效率和经济性，在海洋工程，土木工程，航空工程，能源工程，桥梁工程等等的工程领域中被广泛应用。如何快速预估结构的承载能力，合理地对船舶结构进行设计，渐渐成为船舶研究的一个热点之一。2.船体结构加筋板屈曲的原因分析当结构所受载荷达到某一值时，若增加一微小的增量，则结构的平衡位形将发生很大的改变，这种情况叫做结构失稳或屈曲，相应的载荷称为屈曲载荷或临界载荷。结构的屈曲问题按结构屈曲时的材料性质及工作应力水平，可将屈曲分为弹性屈曲、塑性屈曲和弹

4、塑性屈曲间。弹性屈曲-结构屈曲前后仍在小变形假定的范围内处干弹性状态时，称之为弹性屈曲;塑性屈曲-结构在塑性应力状态下发生屈曲时，称之为塑性屈曲；弹塑性屈曲-介于弹性屈曲和塑性屈曲之间的一种屈曲形式，屈曲前结构处于弹性应力状态，而屈曲时由于扰动变形使一部分材料进入塑性，即屈曲发生后材料处于弹塑性应力状态。由于上述三种屈曲现象中材料性质呈现出本质上的差别，因此整个屈曲过程也表现出各自不同的特点。3.船舶屈曲的分析近二十年来，广大造船工作者在板架和加筋板稳定性的计算方法、试验研究等方面做了不少研究。目前对加筋板的屈曲分析，主要有三种方法：(1)基于实验结果或数

5、值计算结果基础上的经验公式。(2)有限元法；(3)理论解析法或半解析法；3.1经验公式法Chapman和Smith（1991）等人通过大量测试获得了加筋板的经验公式。西原诚一郎（Nishihara）经过大量的理论分析和实际实验测试，在1983获得了经验公式关于局部和总体破坏。Lin（1985）基于前人的实验数据，提出了对加筋板极限强度进行预报的参数表达式，主要参数为加筋间板的细长比和加筋板梁柱细长比，经过有限元分析后，提出了计算加筋板极限强度的公式。Paik（1997）注意到Lin所用数据局限在大尺寸加筋板，具有较小的梁柱细长比的加筋板，当>1时明显偏小。

6、Paik利用>1的实验结构，使用与Lin类似的表达式，提出用于预估加筋板极限强度的公式，改善了对>1的结构预估性能。Paik的表达式也有缺陷，加筋扭转屈曲的参数高厚比没有被考虑，而发生这类破坏时，另两类破坏的极限强度一般大于此类破坏，因此Paik公式预估的此类破坏极限强度值过高，也没考虑焊接残余应和初始缺陷的影响。事实上，船体结构加筋板的受力情况很复杂，除了由于总纵弯曲而产生的纵向压力以外，还有水的横向压力。为了更加精确的分析加筋板的屈曲，必须考虑其所受到的全部载荷，Yao等人在这些方面做了大量实验。由于加工制造等原因，船体结构中必然存有初始缺陷，往往降低

7、了结构的承载能力。因此在对加筋板进行屈曲分析时也必须尽可能的考虑初始缺陷的影响。各船级社规范中给出的加筋板极限强度的表达式，大多数也是经验公式。3.2有限元法考虑到非线性有限元数值计算方法的规模，学者们研究出了大量半经验半解析方法以减少单元的划分，改进单元性能和减小计算复杂性。Ueda（1991)等根据板梁、加筋板单元的非线性特征发展了理想化单元ISUM（IdealizedStructureUnitMethod）法。该方法中考虑了单元的材料非线性和几何非线性，以及初始缺陷对加筋板极限强度影响。Bai和Bendiksen（1993）推导出了改善的用于加筋板有

8、限元分析的新方法。Paik（2000）开发出了可以简单、快速、有效