[發(fā)明專利]船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗方法及裝置

有效

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• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106768853B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 宋學敏;劉維勤
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

本發(fā)明公開了一種船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗方法及裝置，該試驗裝置包括屈曲鉸和船體模型；所述船體模型從中部分為兩個船體分段，兩個船體分段鉸接相連，使二者可在豎直方向上相對旋轉；所述屈曲鉸包括上鉸片、下鉸片和兩個船體連接盤；所述上鉸片、下鉸片為長條形金屬薄片，所述上鉸片的厚度和寬度均小于下鉸片；所述上鉸片、下鉸片與船體模型的水線面平行，二者的兩端分別固定連接在一個船體連接盤上；兩個所述船體連接盤分別與一個船體分段固定相連。該試驗方法，采用前述結構崩潰響應試驗裝置進行試驗，通過兩個無線傾角儀實時記錄各船體分段的縱向傾角運動，得到不同波高下試驗模型中部屈曲鉸的轉角變形。

技術領域

本發(fā)明涉及一種船體梁結構試驗，特別是指一種船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗方法及裝置。

背景技術

近年來海洋運輸類船舶大型化趨勢非常明顯，特別是集裝箱船越來越大，開口巨大，剛度相對較小，因此船舶的巨型化給船舶結構設計提出了更高的要求。眾多研究者投身于發(fā)展和改善準確的極限強度計算方法及確定引起船舶結構極限強度的外部波浪條件，研究引起船舶極限強度的海洋波浪條件可以指導船舶結構設計，明確船舶可航行的海況，引導船舶避開較大波高的海況。

船舶在海上航行時有時會遭遇大波高的波浪，導致船體結構的斷裂失效，研究船舶結構在大波浪下的失效機理一直是船舶力學研究者們夢寐以求的事。試驗方法是目前研究波浪作用下的船體結構崩潰響應唯一可行方法。一方面實船的崩潰需要遭遇真實的海洋極端波，實船試驗成本巨大且海上大波浪可遇不可求；另一方面由于水池造波的波高過小，普通的縮尺比模型難以在水池波浪下產生崩潰響應。而通常的力學仿真將波浪載荷與結構強度單獨計算，未考慮船體在波浪下的運動和流固耦合的影響，難以真實地揭示船舶結構在大波浪下的失效機理。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在造波水池中產生崩潰響應的船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗方法及裝置。

為實現上述目的，本發(fā)明所設計的船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗裝置，包括屈曲鉸和船體模型；所述船體模型從中部分為兩個船體分段，兩個船體分段鉸接相連，使二者可在豎直方向上相對旋轉；所述屈曲鉸包括上鉸片、下鉸片和兩個船體連接盤；所述上鉸片、下鉸片為長條形金屬薄片，所述上鉸片的厚度和寬度均小于下鉸片，以符合船舶上部結構要比下部結構更容易產生屈曲破壞的結構特點；所述上鉸片、下鉸片一上一下地設置在兩個船體連接盤之間，且二者均與船體模型的水線面平行；所述上鉸片的兩端、下鉸片的兩端分別固定連接在兩個船體連接盤上；所述屈曲鉸設置在兩個所述船體分段之間，兩個所述船體連接盤分別與一個船體分段固定相連。

優(yōu)選地，兩個船體分段上均搭載有傳感器裝置，所述傳感器裝置包括無線傾角儀和波高儀。無線傾角儀可實時測量傾角，波高儀可獲得試驗實時的波面時間曲線

優(yōu)選地，所述傳感器裝置還包括壓力傳感器和/或加速度傳感器。壓力傳感器、加速度傳感器分別用于研究船底壓力和加速度與結構大變形之間的關系。

優(yōu)選地，兩個所述船體分段的上部均設置有隔艙，所述傳感器裝置設置在隔艙內。

優(yōu)選地，所述船體模型采用彈性材料制成，所述屈曲鉸采用小屈服強度的金屬材料制成。船體模型采用彈性材料便于在水池波浪下可以產生彈性變形，屈曲鉸采用小屈服強度的金屬材料便于在水池波浪條件下產生大轉角的屈曲變形。更優(yōu)選地，所述船體模型由聚酯乙烯材料制作，所述屈曲鉸由鋁合金材料制作。

本發(fā)明同時提供了一種船體梁在波浪下的結構崩潰響應試驗方法，采用前述結構崩潰響應試驗裝置進行試驗，包括如下步驟：

1)將所述結構崩潰響應試驗裝置置入造波水池內；

2)在造波水池內進行造波；

3)兩個無線傾角儀實時記錄各船體分段的縱向傾角運動，而兩個船體分段之間的傾角之差便是船體模型中部屈曲鉸的轉角變形；