非線性波浪載荷對船體結(jié)構(gòu)強度的影響研究.pdf

1、近年來，隨著船舶工業(yè)自身發(fā)展以及全球經(jīng)濟背景下規(guī)模經(jīng)濟效應的刺激，船舶設計，尤其是貨運船舶，正朝著更大、更快、更專業(yè)的方向發(fā)展。超大型船舶由于具有大尺度的特點，以及在結(jié)構(gòu)設計時，為了減輕結(jié)構(gòu)重量而往往大量使用高強度鋼，致使船舶剛度低于傳統(tǒng)船舶，船體梁固有頻率相對減小；同時大型艦船、大型集裝箱船等船型型線復雜，具有大外飄，砰擊問題不可忽略。這些船舶在惡劣海浪環(huán)境中航行時，在非線性沖擊載荷，如外飄砰擊、底部砰擊等作用下，更容易產(chǎn)生所謂顫振，

2、會激起短暫而劇烈的總體振動，造成巨大的結(jié)構(gòu)破壞，對船體梁極限承載能力提出更高的要求，同時會降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞壽命。因此在對船體結(jié)構(gòu)進行強度評估時，應在滿足一定條件時計入船體梁振動的影響，并考慮砰擊非線性載荷對疲勞損傷及極限強度校核的影響。本文建立了一種簡化的考慮砰擊非線性的波浪載荷計算方法，在此基礎上研究了大型船舶的砰擊非線性波浪載荷對結(jié)構(gòu)疲勞損傷與極限強度校核的影響。主要工作內(nèi)容如下：
　　1）利用三維線性頻域理論計算船舶運動和線

3、性剖面載荷，將計算結(jié)果向時域轉(zhuǎn)換，計入非線性砰擊力、利用遷移矩陣法分析船體梁振動特征，建立船體非線性時域振動方程，求解非線性船體剖面載荷。
　　2）利用計算點剖面模數(shù)作為轉(zhuǎn)換因子，計算各海況、浪向、裝載狀態(tài)下非線性總彎矩應力響應和波浪彎矩波頻分量產(chǎn)生的疲勞累積損傷，研究了非線性載荷對疲勞損傷的貢獻度以及船體梁垂向波浪彎矩影響系數(shù)；
　　3）利用非線性有限元方法計算了船體梁極限抗彎能力，對船體橫剖面非線性彎矩進行短期與長期分析