[發明專利]一種船舶結構冗余度模擬計算方法

在審

• 申請號: 202210545383.5
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號: CN114707252A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 谷家揚;楊明山;渠基順;張忠宇;李明昊;丁建亮;張奇英;李榮;萬家平
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院;招商局重工(江蘇)有限公司;招商局金陵船舶（江蘇）有限公司;南通中遠海運船務工程有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧華強

本發明涉及一種船舶結構冗余度模擬計算方法，其包括以下步驟:確定出船舶關鍵受力區域，且選取易受損的待測試船舶取樣段；對船舶整船建立有一次限元數值模型；分別確定出未受損態待測試船舶取樣段和受損態待測試船舶取樣段的最大工作應力σ_I、σ_D；求解出待測試船舶取樣段的最大工作應力影響系數σ_Dσ_I；實際實驗階段，對未受損態待測試船舶取樣段和受損態待測試船舶取樣段施加多點純軸向施壓載荷，以分別得出其極限強度U_I、U_D；求解出待測試船舶取樣段的極限強度影響系數U_DU_I；推導出結構冗余度γ。如此，結合理論計算和試驗分析以給出船舶關鍵節點結構冗余度計算步驟，從而將極限承載力與結構冗余度良好地關聯起來，為今后的結構冗余度研究提供了參考。

技術領域

本發明涉及船舶設計技術領域，尤其是一種船舶結構冗余度模擬計算方法。

背景技術

隨著世界經濟的快速復蘇，各國的經濟貿易往來日趨頻繁，從而推動了航運市場的蓬勃發展。相伴而生的是，因船舶結構缺陷而導致的海運事故發生率也在上升，從而如何提高船舶結構設計的可靠性成為各國船舶業內人士亟待解決的世界性難題。針對如何完善船舶結構，使其具有足夠的安全裕度，國際船級社協會(IACS)召開會議提出了對船舶結構冗余度的要求，所謂船舶的冗余設計應保證任何加強的結構構件的局部損壞都不會導致立即發生整個結構的損壞，用多余資源換取可靠性。船舶應具有足夠的冗余度，以承受在任何一個加強結構構件中的局部破損。

目前，土木工程行業一直致力于結構冗余度的研究，并取得了顯著的科研成果，但在國內船舶行業，對于船舶結構冗余度的研究較少，冗余度尚且屬于新概念。結構冗余度是衡量船舶結構可靠性的指標，目前船舶結構冗余度的具體計算評估方法主要研究散貨船和油船上的加筋板結構，其他結構研究較少。針對結構安全可靠性，目前的研究更多涉及船舶結構的最大承載能力，即極限承載力?，F有的關于結構極限承載力的試驗，大多針對小型加筋板，且為單點載荷壓縮或拉伸，多點同步加載下船舶關鍵節點結構的極限承載力試驗目前開展的尚少，導致模擬實驗數據的實際應用價值較低。因此，有必要對船舶的關鍵節點結構開展極限承載力模擬試驗，將極限承載力與結構冗余度關聯起來。

發明內容

故，本發明課題組鑒于上述現有的問題以及缺陷，乃搜集相關資料，經由多方的評估及考量，并經過課題組人員不斷探討以及設計改進，最終導致該船舶結構冗余度模擬計算方法的出現。

為了解決上述技術問題，本發明涉及了一種船舶結構冗余度模擬計算方法，其特征在于，包括以下步驟:

S1、確定出船舶關鍵受力區域，且選取易受損的待測試船舶取樣段；

S2、對船舶整船建立有一次限元數值模型，且對其進行網格細化；

S3、對一次有限元數值模型施加“100％靜載荷+100％動載荷”，分析未受損態待測試船舶取樣段相對應區域的應力情況，確定其最大工作應力σ_I；

S4、對一次有限元數值模型進行局部修改以生成二次有限元數值模型，具體為：對未受損態待測試船舶取樣段進行人為破壞以形成受損態待測試船舶取樣段；

S5、對二次有限元數值模型進行網格細化；

S6、對二次有限元數值模型施加“100％靜載荷+80％動載荷”，分析受損態待測試船舶取樣段相對應區域的應力情況，確定其最大工作應力σ_D；

S7、求解出待測試船舶取樣段的最大工作應力影響系數σ_D/σ_I；

S8：對未受損態待測試船舶取樣段施加多點純軸向施壓載荷并展開試驗，確定其極限強度U_I；