船舶損傷后船體剩余強度評估方法研究.pdf

1、船舶的剩余強度是衡量船體結構安全可靠性的重要指標,合理評估損傷船舶對外載荷的極限承載能力,有助于更高效的開展船體結構設計,減少事故損失。
　　本文在研究了損傷后船體梁的浮態(tài)及載荷效應的基礎上,基于共同規(guī)范,編制了簡化逐步破壞法極限強度計算程序;采用非線性有限元軟件Abaqus,分析了極限強度有限元仿真技術,以12,000DWT油船為例,對其在不同載況、不同破艙組合、不同橫傾角下的剩余強度進行了分析;開展了小尺度損傷結構物極限強度實

2、驗,并與本文所編程序及非線性有限元計算結果進行了對比研究。主要內容及結論如下:
　　(1)整理出了考慮船舶損傷后浮態(tài)、載荷效應變化,并計及損傷船體梁在初始橫傾角影響下,產(chǎn)生非對稱彎曲的,分別基于簡化逐步破壞法和非線性有限元法的損傷后船體梁剩余強度評估方法。
　　(2)編制的簡化逐步破壞法極限強度計算程序具有參數(shù)輸入簡單,可自動劃分單元等優(yōu)點,結合內置的浮態(tài)載荷計算模塊,實現(xiàn)了考慮浮態(tài)及載荷效應的極限強度的快速計算,通過算例及

3、模型實驗驗證了該程序具有一定的計算精度。
　　(3)基于Abaqus軟件進行了極限強度的非線性有限元法研究,分析了有限元模型化技術(包括求解方法、建模范圍、腐蝕余量等)對計算結果的影響,提出了適于損傷船體梁極限承載能力計算的模型化技術,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)開展了完整結構和不同位置破損結構小尺度模型的極限強度實驗,實驗結果與有限元法及簡化逐步破壞法計算結果吻

4、合較好,評估了不同損傷位置對結構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)會對剩余強度產(chǎn)生較大的影響,傳統(tǒng)的基于正浮狀態(tài)的剩余強度評估易得出偏危險的結果。損傷船體梁的剩余強度總體上隨著橫傾角的增加呈下降趨勢,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。局部凹陷也會對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)的模型化技術研究的非線性有限元法在進行剩余強度評估時能夠