[发明专利]一种船体梁约束扭转极限承载能力的计算方法

说明书

本发明涉及船舶结构设计技术领域，具体涉及一种船体梁约束扭转极限承载能力的计算方法。本发明应用薄壁结构力学理论，提出了船体梁约束扭转极限状态应力分布的若干假设，通过计算船体横剖面内围壁板格和外围壁板格的极限剪切强度，然后计算所有外围板格的极限剪切能力，再计算内围壁板格的距离折减系数以及内围壁板格在薄壁梁极限状态时的极限剪切能力，最终计算出薄壁梁的约束扭转极限承载能力，本发明可用以确定约束扭转作用下船体梁的极限承载能力，减轻了薄壁杆件约束扭转时的极限分析问题的计算复杂问题。

技术领域

本发明涉及船舶结构设计技术领域，尤其涉及一种船体梁约束扭转极限承载能力的计算方法。

背景技术

随着集装箱船的大型化，船体扭转极限承载能力愈发受到重视。按照薄壁结构力学理论，扭转分为自由扭转和约束扭转两种，相应的极限承载能力也就分为自由扭转和约束扭转极限承载能力。

对于船体梁自由扭转极限承载能力，已经有成熟的计算公式。在约束扭转极限承载能力的研究方面，由于薄壁杆件约束扭转时的极限分析问题比较复杂，相应的研究成果很少，缺乏相应的计算方法和公式。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种船体梁约束扭转极限承载能力的计算方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种船体梁约束扭转极限承载能力的确认方法，其特征在于，包括：

步骤S1，计算所有外围壁板格的极限剪切强度和所有内围壁板格的极限剪切强度；

步骤S2，依据所述外围壁板格的极限剪切强度计算所述外围壁板格的剪切极限承载能力；

步骤S3，依据所述内围壁板格的极限剪切强度计算所述内围壁板格的距离折减系数；

步骤S4，依据所述内围壁板格的极限剪切强度和所述内围壁板格的距离折减系数计算所述内围壁板格的剪切极限承载能力；

步骤S5，依据外围壁板格的剪切极限承载能力和所述内围壁板格在极限状态时的剪切极限承载能力计算所述船体梁约束扭转极限承载能力。

优选的，所述步骤S1中，所述外围壁板格的极限剪切强度和内围壁板格的极限剪切强度由四边简支的板格临界剪应力τ_cr计算公式计算可得：

式中，R_eH-P—板格的材料屈服强度，N/mm²；

C_τ—屈曲折减因子

λ—板格的参考长细比，

K—屈曲因子，

σ_E—板格的参考应力，N/mm²；

E—材料的弹性模量，N/mm²；t—板格厚度，mm；a—板格长度，mm；b—板格宽度，mm。

优选的，所述步骤S2中，所述外围壁板格的剪切极限承载能力为所述外围壁板格的极限剪切强度和对应板格截面内的长度、厚度的乘积，即

Q_i＝τ_cril_it_i  (6)

式中，Qi为所述外围壁第i个板格的剪切极限承载能力；τcri为所述外围壁第i个板格的极限剪切强度；li为第i个板格截面内的长度；ti为第i个板格界面内的厚度。