破損船體總縱彎曲應(yīng)力分布及計(jì)算.pdf

1、船體破損屬于危險(xiǎn)狀態(tài),一方面由于浮力的損失會(huì)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(jié)構(gòu)的承載能力會(huì)削弱。船舶破損后快速準(zhǔn)確地進(jìn)行強(qiáng)度校核對(duì)應(yīng)急和補(bǔ)救等工作有著指導(dǎo)意義,才能盡可能地減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。等值梁法基于線彈性理論,將總縱彎曲應(yīng)力在橫剖面高度方向線性分布,是以剖面等高處的平均應(yīng)力的水平來評(píng)估船體強(qiáng)度。
　　在計(jì)算完整船體總縱強(qiáng)度時(shí)等值梁法便捷、準(zhǔn)確,目前大多數(shù)船級(jí)社都將其引入規(guī)范,基于等值梁法的總縱強(qiáng)度程

2、序應(yīng)用非常普遍。但對(duì)于破損船體而言破口區(qū)域構(gòu)件承載能力下降,屬于危險(xiǎn)區(qū)域。破口的應(yīng)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(jì)算出的剖面等高處的平均應(yīng)力來評(píng)估破損船體強(qiáng)度而忽略破口區(qū)域的強(qiáng)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(yīng)力集中、結(jié)構(gòu)非線性問題的有效手段。
　　破口應(yīng)力集中影響范圍是局部,對(duì)遠(yuǎn)離破口的區(qū)域影響不大,因此可以將用等值梁法計(jì)算的在相同載荷下完整剖面船底板應(yīng)力

3、作為基準(zhǔn)應(yīng)力,并結(jié)合有限元法來研究船底破口處的應(yīng)力集中問題。
　　本文的研究?jī)?nèi)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(yīng)力集中觀測(cè)點(diǎn)的位置的選取,為研究船體加筋板破損的應(yīng)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(dòng),來研究破口應(yīng)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(yīng)力最大、最小值,判斷破口最危險(xiǎn)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(kuò)展時(shí),應(yīng)力集中系數(shù)的變化規(guī)律,將破口的應(yīng)力集中系數(shù)分解為平板應(yīng)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(yīng)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(jiǎn)單的算法,可由少數(shù)幾個(gè)己知破口的應(yīng)力集中系數(shù)推算未知破口應(yīng)力集中系數(shù),并擬合了計(jì)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(duì)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(jìn)入非彈性階段,利用ANSYS對(duì)破口應(yīng)力集中進(jìn)行非線性分析,將非彈性階段的應(yīng)力集中系數(shù)同線性時(shí)的應(yīng)力集中系數(shù)作比較。通過對(duì)多組不同形式、尺寸、初始應(yīng)變的破口進(jìn)行計(jì)算,提出了對(duì)彈性階段的應(yīng)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(zhǔn)應(yīng)力,結(jié)合破口的應(yīng)力集中系數(shù)和破口應(yīng)力分布規(guī)律來計(jì)算破損船體總縱強(qiáng)度的方法,對(duì)等值梁