船舶損傷后船體剩余強(qiáng)度評(píng)估方法研究.pdf

1、船舶的剩余強(qiáng)度是衡量船體結(jié)構(gòu)安全可靠性的重要指標(biāo),合理評(píng)估損傷船舶對(duì)外載荷的極限承載能力,有助于更高效的開(kāi)展船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),減少事故損失。
　　本文在研究了損傷后船體梁的浮態(tài)及載荷效應(yīng)的基礎(chǔ)上,基于共同規(guī)范,編制了簡(jiǎn)化逐步破壞法極限強(qiáng)度計(jì)算程序;采用非線性有限元軟件Abaqus,分析了極限強(qiáng)度有限元仿真技術(shù),以12,000DWT油船為例,對(duì)其在不同載況、不同破艙組合、不同橫傾角下的剩余強(qiáng)度進(jìn)行了分析;開(kāi)展了小尺度損傷結(jié)構(gòu)物極限強(qiáng)度實(shí)

2、驗(yàn),并與本文所編程序及非線性有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究。主要內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)整理出了考慮船舶損傷后浮態(tài)、載荷效應(yīng)變化,并計(jì)及損傷船體梁在初始橫傾角影響下,產(chǎn)生非對(duì)稱彎曲的,分別基于簡(jiǎn)化逐步破壞法和非線性有限元法的損傷后船體梁剩余強(qiáng)度評(píng)估方法。
　　(2)編制的簡(jiǎn)化逐步破壞法極限強(qiáng)度計(jì)算程序具有參數(shù)輸入簡(jiǎn)單,可自動(dòng)劃分單元等優(yōu)點(diǎn),結(jié)合內(nèi)置的浮態(tài)載荷計(jì)算模塊,實(shí)現(xiàn)了考慮浮態(tài)及載荷效應(yīng)的極限強(qiáng)度的快速計(jì)算,通過(guò)算例及

3、模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該程序具有一定的計(jì)算精度。
　　(3)基于Abaqus軟件進(jìn)行了極限強(qiáng)度的非線性有限元法研究,分析了有限元模型化技術(shù)(包括求解方法、建模范圍、腐蝕余量等)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,提出了適于損傷船體梁極限承載能力計(jì)算的模型化技術(shù),并得到了12,000DWT油船在不同浮態(tài)和損傷情況下的損傷模式和極限承載能力。
　　(4)開(kāi)展了完整結(jié)構(gòu)和不同位置破損結(jié)構(gòu)小尺度模型的極限強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元法及簡(jiǎn)化逐步破壞法計(jì)算結(jié)果吻

4、合較好,評(píng)估了不同損傷位置對(duì)結(jié)構(gòu)的變形模式和極限承載能力的影響情況。
　　(5)損傷船舶的浮態(tài)會(huì)對(duì)剩余強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響,傳統(tǒng)的基于正浮狀態(tài)的剩余強(qiáng)度評(píng)估易得出偏危險(xiǎn)的結(jié)果。損傷船體梁的剩余強(qiáng)度總體上隨著橫傾角的增加呈下降趨勢(shì),在大橫傾角情況下尤為明顯,且中垂工況較中拱工況下降更快。局部凹陷也會(huì)對(duì)損傷船體梁的極限承載能力產(chǎn)生一定影響,特別是船底凹陷。
　　(6)基于系統(tǒng)的模型化技術(shù)研究的非線性有限元法在進(jìn)行剩余強(qiáng)度評(píng)估時(shí)能夠