具有缺陷板的船體極限強(qiáng)度可靠性分析.pdf

1、船體結(jié)構(gòu)在建造和使用過(guò)程中很可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性缺陷(如初始變形、凹陷、開(kāi)孔、裂紋等)，由于設(shè)計(jì)和使用的需要，有些船板需要開(kāi)孔，這些因素導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)可靠性降低，而其中的某些缺陷可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的后果，導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，從安全的角度考慮，如何精確地估算船體結(jié)構(gòu)的實(shí)際承載能力以及產(chǎn)生缺陷后的極限剩余強(qiáng)度，并更科學(xué)、更合理地進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，已成為當(dāng)今船舶力學(xué)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)課題。本文圍繞這些問(wèn)題開(kāi)展的具體工作如下： 1．結(jié)合板的非線(xiàn)性

2、控制方程和有限元計(jì)算結(jié)果，討論了具有初始缺陷(初始變形和焊接應(yīng)力)、凹陷缺陷、開(kāi)孔缺陷、裂紋缺陷板格的極限強(qiáng)度公式。給出了以完整結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度和缺陷為參數(shù)的板格極限強(qiáng)度公式，從而便于建立具有缺陷結(jié)構(gòu)的安全余量，為具有缺陷結(jié)構(gòu)的可靠性分析提供理論基礎(chǔ)。 2．給出了結(jié)構(gòu)可靠性敏度分析方法，分析了各種缺陷因素(初始缺陷、凹陷、開(kāi)孔、裂紋)對(duì)板格極限強(qiáng)度可靠性指標(biāo)的影響。分析表明：(1)對(duì)于具有初始缺陷的板格，無(wú)論板格柔度如何，都應(yīng)嚴(yán)禁使

3、用具有嚴(yán)重初始變形的板格，嚴(yán)格控制使用具有一般初始變形的板格，盡量減少使用具有輕微初始變形的板格。在板格柔度較小時(shí)，盡量減小焊接殘余應(yīng)力，在板格柔度相對(duì)較大時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接殘余應(yīng)力；(2)對(duì)于具有凹陷的板格，要嚴(yán)格控制凹陷直徑的大小，合理控制凹陷的深度；(3)對(duì)于具有開(kāi)孔的板格，應(yīng)盡量開(kāi)圓孔，減小開(kāi)孔尺寸，以保證板格具有足夠的安全裕度；(4)對(duì)于具有初始裂紋的板格，無(wú)論載荷和裂紋的形式如何都應(yīng)嚴(yán)格控制裂紋尺寸。 3．結(jié)合具有缺

4、陷板格的極限強(qiáng)度公式，給出了具有缺陷的板元減縮剛陣和反向節(jié)點(diǎn)力的顯性表達(dá)式，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在失效過(guò)程中的力學(xué)分析提供參考，使殘余結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析更加符合工程實(shí)際。 4．建立隨機(jī)船舶結(jié)構(gòu)可靠性分析的一般模型，將結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算的基本變量，如位移、彈性模量、單元的幾何參數(shù)等直接放到安全余量中，使安全余量的數(shù)學(xué)模型更貼近原始狀態(tài)(不是簡(jiǎn)單寫(xiě)成抗力和內(nèi)力的關(guān)系，如Z=R(抗力)—S(內(nèi)力))，給出了用基本變量顯示的表達(dá)式，提高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性的計(jì)算