耐压壳体局部腐蚀稳定性计算方法.pdf

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1、第21卷第1期2017年1月船舶力学JournalofShipMechanicsV01．21No．1Jan．2017文章编号：1007—7294(2017)01—0061-08耐压壳体局部腐蚀稳定性计算方法向杨君，卞如冈(中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082)摘要：文章提出了可以计及局部腐蚀损伤影响的等效层合单元方法，建立了局部腐蚀等效弹性模量计算公式，针对耐压壳体局部腐蚀深度、腐蚀强度、腐蚀范围和初挠度进行了系列稳定性数值计算，通过计算结果的对比分析提出了将局部腐蚀等效为附加多波挠度的稳定性近似计算方法，给出了附加挠度幅值的计算公式，可用于耐压壳体局

2、部腐蚀的稳定性分析。关键词：局部腐蚀；等效层合单元；附加挠度中图分类号：U661．1文献标识码：Adoi：10．3969，j．issn．1007—7294．2017．01．008CalculationmethodforstabilityofpressurehullwithlocalcorrosionXIANGYang-jun，BIANRu-gang(ChinaShipScientificResearchCenter，Wuxi214082，China)Abstract：EquivalentLayeredElementmethodiSintroducedtota

3、keintoaccounttheinfluenceoflocalcorrosionofpressurehull．7111eformulaforequivalentelasticmodulusofplatewithlocalcorrosionisproposed．Aseriesofnumericalanalysisforthecorrosiondepth，degreeofpittingcorrosionintensity，corrosionrangeanddeflectionarecarriedout．Finally．theapproximatecalcula

4、tionmethodviaadditionaIdeflectioniSas—tablishedbasedonthecontrastofstabilityanalysis。andtheformulaforamplitudeofadditionaldeflectioniSpresented．ThismethodiSusefulforstabilityanalysisofpressurehullwithlocalcorrosion．Keywords：localcorrosion；EquivalentLayeredElement；stability0引言耐压壳体在工

5、程实际中已得到大量应用，老龄壳体结构多数存在严重的腐蚀问题。除均匀腐蚀以外，局部腐蚀(又称非均匀腐蚀)是常见且危害极大的一种，它是由于金属表面物理和化学的不均匀性所引起的。严重的局部腐蚀可能大大降低结构的承载能力，引起严重的安全事故，因此，开展局部腐蚀对结构承载能力的影响研究是极其必要的【11。耐压壳体坑点腐蚀影响作为典型的结构局部腐蚀问题，国内外学者及相关机构已经做了大量的研究。rI’SCF【2】、Daidora[31等开展了坑点腐蚀钢板等效厚度及剩余厚度计算方法研究，Flaks[4]、Paikta开展了坑点腐蚀对受拉铝板和船舶极限强度的影响研究，并认为在

6、评估结构强度时，坑点腐蚀所造成的截面积损失是比坑点腐蚀深度更值得关注的指标。Smith[6日、Jiang[；q、MacKay【sl等分别通过试验和数值方法收稿日期：2016—10—19作者简介：向杨君(1986-)，男，工程师，E-mail：343714636．qq。eom；卞如冈(1970一)，男，研究员。62船舶力学第21卷第1期考察了局部腐蚀导致的耐压壳体壳板减薄对结构失稳压力的影响。徐强、万正权刚o／开展了坑点腐蚀板的等效材料常数研究，并基于线弹性理论推导了含坑点腐蚀的壳体有限元计算方法。邱昌贤等【111将MonteCado抽样法和有限元非线性屈曲计

7、算相结合，分析了腐蚀量均值和方差对结构在静水外压下极限承载能力的影响。由于局部腐蚀结构损伤的复杂性，通过传统的理论研究以求获得精确的解析解是一项非常困难的工作。本文采用有限元数值计算与理论分析相结合的方法，建立了局部腐蚀等效弹性模量计算公式，提出了简便可行的局部腐蚀等效层合单元方法，能够有效地考虑局部腐蚀对耐压壳体结构的强度与稳定性影响。针对耐压壳体结构进行了系列稳定性计算分析，在此基础上提出了将局部腐蚀等效为附加挠度的稳定性计算方法及附加挠度幅值计算公式。1计算方法1．1等效层合单元等效层合单元(EquivalentLayeredElement)采用分层力

8、学模型，将腐蚀结构分为腐蚀层和完好层，腐蚀层的材料常