基于風(fēng)險(xiǎn)的球柱組合殼結(jié)構(gòu)性能分析.pdf

1、船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在建造、運(yùn)輸與安裝、運(yùn)行以及拆除等階段,都將承受各種各樣的突發(fā)性、偶然性因素的影響,使得結(jié)構(gòu)系統(tǒng)面臨著被破壞的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)有的確定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和基于可靠性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,對建造工藝和使用環(huán)境諸多等因素考慮并不十分完善,因此需要研究基于風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)性能分析。對作為單殼體潛艇耐壓船體的球柱組合殼結(jié)構(gòu),由于具有超長艙和大分艙的特點(diǎn),球殼和柱殼之間的相互作用影響了組合殼的結(jié)構(gòu)性能規(guī)律。因此本文在球柱組合殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能、系統(tǒng)可靠

2、性及優(yōu)化、基于風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)方面,采用理論分析與模型試驗(yàn)相結(jié)合的方法開展了研究,主要內(nèi)容如下:
　　(1)考慮組合殼連接處的變形協(xié)調(diào)條件,建立了球柱組合殼結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型,通過解析方法分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對組合殼強(qiáng)度的影響,闡明了組合殼結(jié)構(gòu)的性能規(guī)律。并采用簡化邊界模型分析了組合殼結(jié)構(gòu)的邊緣效應(yīng)問題。對于球柱組合殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,忽略連接處的轉(zhuǎn)角協(xié)調(diào),構(gòu)建了滿足位移協(xié)調(diào)的組合殼結(jié)構(gòu)位移函數(shù),將球柱組合殼結(jié)構(gòu)的總勢能分為外力功、薄膜

3、應(yīng)變能和彎曲應(yīng)變能,推導(dǎo)了球柱組合殼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的計(jì)算公式。
　　(2)為了驗(yàn)證球柱組合殼結(jié)構(gòu)理論分析的結(jié)果,設(shè)計(jì)了不同參數(shù)的3個(gè)球柱組合殼結(jié)構(gòu)模型。進(jìn)行靜水壓力試驗(yàn),通過實(shí)測應(yīng)變分析了模型在試驗(yàn)載荷下的應(yīng)力分布規(guī)律以及結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響,并與理論分析的結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)參數(shù)對邊緣效應(yīng)的影響規(guī)律。
　　(3)通過分析球柱組合殼結(jié)構(gòu)的不確定因素,確定了失效模式、結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)變量分布和統(tǒng)計(jì)特征,建立了失效模式的可靠性模型。通

4、過二維聯(lián)合概率密度函數(shù),推導(dǎo)了兩個(gè)相關(guān)失效模式的聯(lián)合失效概率計(jì)算公式,進(jìn)而給出考慮失效模式相關(guān)性的球柱組合殼串聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)失效的全概率公式,并采用蒙特卡羅模擬驗(yàn)證了系統(tǒng)可靠度計(jì)算的正確性。采用多島遺傳算法對組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于可靠性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　(4)通過分析耐壓結(jié)構(gòu)計(jì)算載荷的安全系數(shù)問題,首次提出了下潛超深風(fēng)險(xiǎn)的概念。綜合考慮社會、環(huán)境、個(gè)人、經(jīng)濟(jì)對下潛超深風(fēng)險(xiǎn)的要求,制定了“成本—效益”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。通過極值分布函數(shù)計(jì)算了下