基于IACS共同规范的散货船极限强度及敏感性分析

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在现代船体结构设计的研究领域中,船体梁的极限状态分析已愈来愈受到人们的重视。这是因为完善的结构设计是与船体梁的真实强度储备紧密地联系在一起的。而要了解船体梁实际的强度储备就必须对船体梁的极限强度有一个正确的分析和评估。近年来,国际船级社协会(IACS)一直在致力于散货船和油船共同结构规范的制定与实施工作,目的是使各船级社的规范在结构尺寸上取得一致,消除IACS成员中在船舶结构最小尺寸上的竞争,同时使各船级社的经验共享。制定统一的船舶建造标准,是为了满足工业界期望建造更加坚固、耐用、适用的船舶,进一步满足使用要求。本文正是根据2006年4月1日生效的IACS的共同规范(JBP),由共同规范确定组成船体梁剖面各个单元的应力应变关系,针对散货船结构,采用逐次递增破坏分析法计算船体结构的极限承载能力,同时编制计算程序。逐次递增破坏分析法,又称Smith方法。该方法首先将船体截面离散成不同的加筋板单元,根据实际受力情况,将单元分成受拉区和受压区。受拉区单元由理想弹塑性理论得到其应力应变关系曲线:受压区单元又分成一般单元和硬角单元。假定一个初始曲率,根据各个单元对瞬时中和轴弯矩的贡献,累加得到相对于这个曲率的总弯矩,然后判断弯矩是否达到极值,如未达到,则增加曲率,重复上述过程,直到弯矩为极值为止。在总结上述研究内容的基础上,本文编制开发了一套具有工程实用价值的船体极限强度的计算程序,经计算与来自国际船舶钢结构委员会著名学者的计算结果进行了比较,说明该程序简单、可靠,可方便地应用于船体极限强度的校核和评估。最后对影响散货船极限弯矩的参数进行了敏感度探讨。
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