[發(fā)明專利]一種多跨失穩(wěn)的縱骨梁柱屈曲載荷?端縮曲線的確定方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611220656.X | 申請日： | 2016-12-26 |
| 公開（公告）號： | CN106697188A | 公開（公告）日： | 2017-05-24 |
| 發(fā)明（設計）人： | 王福花;萬琪;吳劍國;朱青淳;陳育 | 申請（專利權）人： | 中國船舶工業(yè)集團公司第七0八研究所 |
| 主分類號： | B63B9/00 | 分類號： | B63B9/00 |
| 代理公司： | 上海申新律師事務所31272 | 代理人： | 俞滌炯 |
| 地址： | 200001 上*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 失穩(wěn) 梁柱 屈曲 載荷 曲線 確定 方法 | ||
技術領域
本發(fā)明涉及船舶結構設計領域，尤其涉及多跨失穩(wěn)的縱骨梁柱屈曲載荷-端縮曲線的確定方法。
背景技術
船體梁極限強度與殘存極限強度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。中國船級社規(guī)范規(guī)定船體梁極限強度與殘存極限強度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(簡稱Smith法)是由Smith基于船體橫框架形狀保持不變，結構屈曲破壞只發(fā)生在強框架間板格和扶強材上等若干假設，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。非線性有限元方法是一種用于獲得結構承載能力的有效的方法，但對計算機、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。
然而，對大跨度甲板(如滾裝船的裝載甲板)，橫梁剛度通常小于臨界剛度，在受到縱向壓力的情況下，甲板板架也不再滿足Smith法的基本假定，發(fā)生整體失穩(wěn)。對于大范圍的觸底破損，如挪威船級社規(guī)定觸底破損需校核長度為0.3L(L為船長)的破口強度。按此比例，其破口跨越約10個橫向框架以上，在這樣大的破口區(qū)域內，橫向支撐的剛度將大大減弱，不可能滿足橫梁的最小剛度要求，有可能發(fā)生整體失穩(wěn)(如圖3所示)。
因此，如何拓展Smith方法的假設，提出一種適合于多跨失穩(wěn)的滾裝船的極限強度、大范圍破損的船體梁剩余強度計算的多跨失穩(wěn)的縱骨梁柱屈曲屈曲載荷-端縮曲線的確定方法，已成為了亟待解決的問題。
發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提出了一種多跨失穩(wěn)的縱骨梁柱屈曲載荷-端縮曲線的確定方法，適用于確定多跨失穩(wěn)板架、整體失穩(wěn)船體梁的極限強度和大范圍觸底破損的船體梁剩余強度；所述方法包括：
步驟S1，將大跨板架、大范圍破損范圍船底板架的橫梁就視作為縱骨的彈性支撐，建立多跨失穩(wěn)板架的縱骨梁柱屈曲的力學模型；
步驟S2，利用穩(wěn)定性問題與橫梁自由振動方程的相似性，確定橫梁對縱骨的支撐剛度；
步驟S3，由結構力學，確定彈性支座的剛性系數；
步驟S4，由此求得多跨失穩(wěn)板架縱骨梁柱屈曲的歐拉應力
步驟S5，通過塑性修正，獲得多跨失穩(wěn)板架的縱骨梁柱臨界載荷；
步驟S6，通過邊緣函數，獲得多跨失穩(wěn)的縱骨梁柱屈曲載荷—端縮曲線。
上述的確定方法，主要是針對遭受了嚴重觸底破損的船舶，船底破損的長度范圍在5個以上強框架以上。
上述的確定方法，也針對橫梁高度低于臨界高度，可能發(fā)生多跨失穩(wěn)的甲板板架。
上述的確定方法，可用于多跨失穩(wěn)的滾裝船的極限強度、大范圍破損的船體梁剩余強度計算的簡化逐步迭代法。
上述的確定方法，其中，所述步驟S3中，根據下述公式處理得到所述剛性系數：
其中，μ為所述第一參數，I為橫梁或剩余肋板的截面慣性矩，IE為所述縱骨的截面慣性矩，b為所述縱骨的間距，l為所述縱骨的單跨跨長，X(λ)為所述剛性系數。
上述的確定方法，其中，所述步驟S4中，根據下述公式獲得所述歐拉應力：
其中，λ為所述無量綱參數，E為所述材料的彈性模量，IE所述縱骨的截面慣性矩，AE為所述縱骨的剖面積，l為所述縱骨的單跨跨長，σE1為所述歐拉應力。
上述的確定方法，其中，所述步驟5中，根據下述公式獲得所述臨界應力：
其中，σC1所述臨界應力，σE1所述歐拉應力，σs為所述材料的屈服應力，ε為相對應變。
上述的確定方法，其中，所述步驟S6中，根據下述公式處理得到所述載荷-端縮曲線：
其中，As為扶強材不含帶板的剖面積，Ap為所述帶板的剖面積，ApE為寬度為bE的所述帶板的凈剖面積，σCR1為所述載荷-端縮曲線，以及
有益效果：本發(fā)明提出的多跨失穩(wěn)板架的縱骨梁柱的載荷-端縮曲線的確定方法能夠用于確定多跨失穩(wěn)板架的極限強度和大范圍觸底破損的船體梁剩余強度，揭示了多跨失穩(wěn)板架極限強度的影響規(guī)律，指導船體結構的設計。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的確定多跨失穩(wěn)縱骨梁柱的載荷-端縮曲線的方法的流程示意圖；
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