小水線面雙體船極限強(qiáng)度研究.pdf

1、小水線面雙體船(簡稱SWATH船)具有寬大的甲板面積和優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其極限承載能力一直非常受人關(guān)注，成為目前船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和設(shè)計(jì)方法研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。現(xiàn)今船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析主要是數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)兩種方法。計(jì)算船體的極限強(qiáng)度時(shí)，必須考慮構(gòu)件的屈曲、屈服等各種可能的破壞模式，還要考慮受壓構(gòu)件屈曲后及崩潰后的非線性性能的影響，同時(shí)還要考慮組成船體的各個(gè)構(gòu)件發(fā)生破壞的漸進(jìn)性質(zhì)和相互作用等。由于船體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并計(jì)及材料和幾何的非線

2、性因素，結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的計(jì)算非常復(fù)雜。目前，計(jì)算極限強(qiáng)度的方法主要有三種，即理想結(jié)構(gòu)單元法，逐步破壞法和非線性有限元法。
　　 本文采用結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，預(yù)報(bào)了SWATH船的極限強(qiáng)度。由于小水線面雙體船主要考慮船舶在橫向彎曲作用下和彎扭組合作用下的極限強(qiáng)度，而且更加側(cè)重橫向彎曲對船體的作用，故外力主要模擬實(shí)船在波浪中的橫向?qū)﹂_力。
　　 首先運(yùn)用相似理論，結(jié)合有限元計(jì)算，指導(dǎo)設(shè)計(jì)了極限強(qiáng)度試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。運(yùn)用有

3、限元軟件MSC.Nastran分別對實(shí)船和試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行分析，使得加載后的兩個(gè)有限元模型的應(yīng)力大小和應(yīng)力分布基本一致。然后再運(yùn)用非線性有限元軟件MSC.Marc進(jìn)行了SWATH船極限強(qiáng)度試驗(yàn)仿真，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，證明計(jì)算的有效性。最后通過一系列的數(shù)值計(jì)算，得出各構(gòu)件對SWATH船極限承載能力的影響程度，并提高SWATH船的極限承載能力。
　　 本文的目的是預(yù)報(bào)SWATH船的極限強(qiáng)度，對SWATH船的極限強(qiáng)度做一

4、較為深入系統(tǒng)的研究，綜合考察各構(gòu)件對SWATH船極限強(qiáng)度的影響，給出提高SWATH船極限強(qiáng)度的計(jì)算方法和合理的工程建議，同時(shí)為SWATH船極限強(qiáng)度評估提供基礎(chǔ)。圍繞這一目的，本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作:
　　 (1)對一條SWATH船進(jìn)行了相似理論分析，設(shè)計(jì)了SWATH船的縮尺比例模型:
　　 (2)運(yùn)用有限元軟件MSC.Nastran對實(shí)船和試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行有限元分析，依據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果與相似理論進(jìn)行比較分析，證明了