[發(fā)明專利]一種聯(lián)合載荷作用下加筋板極限強(qiáng)度試驗(yàn)方法及試驗(yàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210415111.3
• 申請(qǐng)日: 2022-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114741927A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬紅陽(yáng);王德禹;蔡忠華;師桂杰;崔進(jìn)舉;李春通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G01N3/08;G06F119/14;G06F119/02;G06F111/10
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 賈耀淇

本發(fā)明公開(kāi)一種聯(lián)合載荷作用下加筋板極限強(qiáng)度試驗(yàn)方法及試驗(yàn)裝置,獲取原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的相似關(guān)系；確定原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s比關(guān)系，并根據(jù)相似關(guān)系設(shè)計(jì)縮尺模型；根據(jù)縮比關(guān)系、相似關(guān)系設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^(guò)有限元計(jì)算試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉O限應(yīng)力，保證試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型模型在相同破壞模式下的相對(duì)極限應(yīng)力；將試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行雙軸加載，記錄試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥兓瘮?shù)據(jù)；將加筋板初始變形和應(yīng)力?應(yīng)變曲線，利用有限元計(jì)算出模型的無(wú)因次的相對(duì)極限應(yīng)力；根據(jù)原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷南嗨脐P(guān)系，確定原型模型在載荷作用下的極限強(qiáng)度。解決了基于破壞模式的聯(lián)合載荷作用下加筋板縮尺模型試驗(yàn)方法、保障了結(jié)構(gòu)的位移不受互相垂直的雙軸壓縮載荷的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度領(lǐng)域，尤其涉及一種聯(lián)合載荷作用下加筋板極限強(qiáng)度試驗(yàn)方法及試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

集裝箱船在靜水航行時(shí)通常處于中拱狀態(tài)，中拱狀態(tài)下將對(duì)船底板產(chǎn)生縱向壓縮載荷。此外，由于吃水會(huì)對(duì)船底板產(chǎn)生側(cè)向壓力。側(cè)向壓力會(huì)導(dǎo)致船底板彎曲變形，從而會(huì)產(chǎn)生額外的縱向及橫向壓縮載荷。因次，船底板結(jié)構(gòu)實(shí)際往往同時(shí)承受雙軸壓縮和側(cè)向壓力的聯(lián)合作用。加筋板結(jié)構(gòu)是船體板結(jié)構(gòu)的基本單元，因次評(píng)估加筋板在雙軸壓縮和側(cè)向壓力聯(lián)合作用下的極限強(qiáng)度對(duì)船體結(jié)構(gòu)的安全性至關(guān)重要。

模型試驗(yàn)是理論分析及數(shù)值計(jì)算方法的最有效的驗(yàn)證手段。模型試驗(yàn)?zāi)軌蚪沂窘Y(jié)構(gòu)的失效機(jī)理，促進(jìn)數(shù)值計(jì)算及理論分析的進(jìn)一步發(fā)展和完善，是現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)及強(qiáng)度評(píng)估的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

考慮到試驗(yàn)成本及試驗(yàn)室的空間條件限制，往往采用縮尺模型進(jìn)行試驗(yàn)，但要求縮尺模型試驗(yàn)?zāi)軌蚍从吃偷钠茐臋C(jī)理。現(xiàn)有的技術(shù)中，聯(lián)合載荷作用下的加筋板極限強(qiáng)度的縮尺模型試驗(yàn)在等效設(shè)計(jì)以及載荷施加等工作中均存在諸多問(wèn)題及挑戰(zhàn)。常規(guī)的加筋板極限強(qiáng)度相似理論現(xiàn)有技術(shù)往往只適用于單軸壓縮下加筋板的極限強(qiáng)度試驗(yàn)，而忽略了側(cè)向載荷在縮尺模型中的設(shè)計(jì)方法，從而不一定能保障縮尺模型在施加聯(lián)合載荷作用后的破化模式與原型在聯(lián)合載荷作用下的破壞模式一致；在雙軸載荷聯(lián)合作用時(shí)，需要保證結(jié)構(gòu)的雙軸加載位移不互相影響。此外需要保障液壓油缸始終承受軸向載荷，避免加載偏心導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聯(lián)合載荷作用下加筋板極限強(qiáng)度試驗(yàn)方法及試驗(yàn)裝置，以解決上述問(wèn)題，解決了基于破壞模式的聯(lián)合載荷作用下加筋板縮尺模型試驗(yàn)方法、保障了結(jié)構(gòu)的位移不受互相垂直的雙軸壓縮載荷的影響，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)船體板在聯(lián)合載荷作用下極限強(qiáng)度分析，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供有力的技術(shù)支撐。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種聯(lián)合載荷作用下加筋板極限強(qiáng)度試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

步驟一、獲取原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭g的相似關(guān)系；

步驟二、確定所述原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ涂s比關(guān)系，并根據(jù)所述相似關(guān)系設(shè)計(jì)縮尺模型；

步驟三、設(shè)計(jì)所述原型模型尺寸參數(shù)，并計(jì)算原型尺寸參數(shù)下的無(wú)因次極限應(yīng)力；

步驟四、根據(jù)所述原型模型和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目s比關(guān)系、相似關(guān)系設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^(guò)有限元計(jì)算所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臉O限應(yīng)力，保證所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c所述原型模型在相同破壞模式下的相對(duì)極限應(yīng)力；

步驟五、比較所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ团c所述原型模型的相對(duì)極限應(yīng)力，調(diào)整所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ停顾鲈囼?yàn)?zāi)Ｐ蜐M足條件；

步驟六、制作所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒呙杷黾咏畎宓某跏甲冃危?/p>

步驟七、對(duì)所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牟牧线M(jìn)行拉伸試驗(yàn)，獲取材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；

步驟八、將所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行雙軸加載，記錄所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ妥兓瘮?shù)據(jù)；

步驟九、將所述步驟六中的所述加筋板初始變形和所述步驟七中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，利用有限元計(jì)算出所述試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臒o(wú)因次的相對(duì)極限應(yīng)力；