[發明專利]一種縱骨多跨失穩的載荷-端縮曲線確定方法

有效

• 申請號: 201611220651.7
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN107273560B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 萬琪;王福花;吳劍國;彭營豪;朱漢波
• 申請（專利權）人: 中國船舶工業集團公司第七0八研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 俞滌炯

本發明涉及船舶結構設計領域，提出了考慮側向載荷作用的縱骨多跨失穩的載荷?端縮曲線確定方法，包括：建立了一種考慮板架的整體變形引起的橫梁或肋板(以下統稱橫梁)的側移的影響，同時承受縱向軸力和側向壓力作用的縱骨多跨失穩的理論模型；通過求解微分方程，獲得由于橫梁側移導致的縱骨附加偏心；給出考慮側向載荷作用的縱骨多跨失穩的極限載荷計算公式；通過邊緣函數和塑性修正后縱骨的多跨失穩的極限載荷得到考慮側向載荷作用的縱骨多跨失穩的載荷?端縮曲線公式；上述技術方案可用于拓展現有的船體梁極限載荷計算的Smith方法，確定船體梁極限載荷的“雙層底效應”，提高船體梁極限彎矩計算的精度和速度。

技術領域

本發明涉及船舶結構設計領域，尤其涉及一種考慮側向載荷作用的縱骨多跨失穩的載荷-端縮曲線確定方法。

背景技術

船體梁極限載荷是船體結構抵抗整體崩潰的最大能力，系船體橫剖面垂向彎矩—曲率曲線的極值，如圖1所示。船體梁極限載荷的確定和評估對保證船舶安全性和設計合理性具有重要意義，是國際船舶結構力學近期的研究熱點。自2006年起，國際船級社聯盟(InternationalAssociation ofClassification Societies，簡稱IACS)在的散貨船、油船國際共同規范(Common Structural Rules，簡稱CSR)中明確規定船舶設計必須進行船體梁極限載荷評估。CSR規范規定船體梁極限載荷計算采用簡化逐步迭代法，非線性有限元法可作為替代方法。簡化逐步迭代法是由Smith(1977)船體梁橫剖面被劃分為一系列單元，如圖2，基于若干假設，并結合平板、加筋板在軸向壓縮載荷作用下結構失效問題的研究成果提出的。

Smith法的基礎是結構失穩發生在相鄰的橫框架之間，且將極限載荷簡化成純彎曲的狀態，只是一種近似的處理方法。因為船體梁始終承受舷外海水或艙內貨物的側向壓力的作用。國際船級社協會已認識到隨著船舶大型化，側向壓力對極限載荷的不利影響不能忽略，但苦于無相應的算法，只能在CSR規范中規定了1.25的“雙層底效應系數”，即對Smith法的結果折減25％，以計及側向載荷的作用。

非線性有限元方法是一種計算結構承載能力的有效方法，它能同時考慮船體梁的幾何和材料非線性，有望獲得較準確的結果。但對計算機硬件、軟件操作人員的要求較高，且需花費大量的建模和計算時間。所以如何修正Smith方法，提出一種如何考慮側向載荷作用的船體梁極限載荷計算的理論方法，已成為了亟待解決的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種考慮側向載荷作用的縱骨多跨失穩的載荷-端縮曲線確定方法。

所述確定方法包括：

步驟S1，建立側向載荷作用下板架側向位移的計算模型；

步驟S2，將橫梁作為縱骨的彈性支座，按《船舶結構力學》的簡單板架理論，計算板架在側向載荷作用下的變形，從而確定縱骨支座的側移；

步驟S2，推導橫梁側移導致的縱骨附加彎矩公式；

步驟S3，將側向載荷作用下的板架的整體變形作為缺陷引入到單跨梁柱失穩計算模型之中，建立一種考慮側向載荷作用的多跨失穩的縱骨極限載荷的計算模型；

步驟S5，通過求解微分方程，獲得由于橫梁側移導致的縱骨附加偏心；

步驟S6，在單跨模型引入側移導致縱骨附加偏心Δ，通過定義縱骨截面邊緣纖維達到屈服，并計及一定的截面的塑性發展修正，給出考慮側向壓力作用的縱骨梁柱屈曲極限載荷計算公式；

步驟S7，通過邊緣函數，給出計及側向壓力影響的多跨失穩的縱骨梁柱屈曲載荷-端縮曲線公式。

上述確定方法的步驟S2中，根據下述公式得到所述橫梁的支撐剛度：