破損船體總縱彎曲應力分布及計算.pdf

1、船體破損屬于危險狀態(tài),一方面由于浮力的損失會造成船體的浮態(tài)和載荷分布發(fā)生顯著的變化;另一方面船體結構的承載能力會削弱。船舶破損后快速準確地進行強度校核對應急和補救等工作有著指導意義,才能盡可能地減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。等值梁法基于線彈性理論,將總縱彎曲應力在橫剖面高度方向線性分布,是以剖面等高處的平均應力的水平來評估船體強度。
　　在計算完整船體總縱強度時等值梁法便捷、準確,目前大多數(shù)船級社都將其引入規(guī)范,基于等值梁法的總縱強度程

2、序應用非常普遍。但對于破損船體而言破口區(qū)域構件承載能力下降,屬于危險區(qū)域。破口的應力集中問題,破口的塑性問題,以及破口的撕裂等問題等值梁法均不能解決。以等值梁法計算出的剖面等高處的平均應力來評估破損船體強度而忽略破口區(qū)域的強度問題,處理方式較粗略存在著不合理性。有限元方法是研究破口應力集中、結構非線性問題的有效手段。
　　破口應力集中影響范圍是局部,對遠離破口的區(qū)域影響不大,因此可以將用等值梁法計算的在相同載荷下完整剖面船底板應力

3、作為基準應力,并結合有限元法來研究船底破口處的應力集中問題。
　　本文的研究內容和成果如下:1)研究了矩形、帶尖角矩形、圓形三種典型破口在船底加筋板格中的網(wǎng)格的劃分和應力集中觀測點的位置的選取,為研究船體加筋板破損的應力集中網(wǎng)格劃分提供參考。2)船底加筋板破口同平板破口不同,除了受破口自身的形狀和大小的影響外還受到骨材的影響,采用“穿越法”將破口在船底加筋板縱向、橫向移動,來研究破口應力與骨材距離的變化規(guī)律。利用該規(guī)律可以求得破口

4、在船底應力最大、最小值,判斷破口最危險的情況。3)利用ANSYS分析了三種典型破口在船體板格沿縱向、橫向擴展時,應力集中系數(shù)的變化規(guī)律,將破口的應力集中系數(shù)分解為平板應力集中系數(shù)和骨材作用系數(shù)后,矩形和矩形尖角破口的應力集中系數(shù)各組曲線差值隨X軸逐漸增加近似等差數(shù)列的方式。根據(jù)這一規(guī)律提出一種簡單的算法,可由少數(shù)幾個己知破口的應力集中系數(shù)推算未知破口應力集中系數(shù),并擬合了計算公式。算例表明該算法是可行的且適合編程。在改縱骨、肋板間距的情

5、況下同樣存在上述規(guī)律,說明上述規(guī)律對加筋板格具有一般的通用性。4)通過增加載荷使破口逐步進入非彈性階段,利用ANSYS對破口應力集中進行非線性分析,將非彈性階段的應力集中系數(shù)同線性時的應力集中系數(shù)作比較。通過對多組不同形式、尺寸、初始應變的破口進行計算,提出了對彈性階段的應力集中系數(shù)的修正方法,并擬合修正了修正系數(shù)的公式。5)提出了一種采用等值梁法求基準應力,結合破口的應力集中系數(shù)和破口應力分布規(guī)律來計算破損船體總縱強度的方法,對等值梁