[发明专利]一种基于甲板塑性变形关系下多轮印载荷与满铺载荷等效方法

说明书

本发明涉及一种基于甲板塑性变形关系下多轮印载荷与满铺载荷等效方法，属于船舶结构设计技术领域。本发明在甲板板格尺寸、材料力学特性、轮印载荷大小与尺寸等相关参数信息确定下，利用有限元软件分别计算得到不同位置处多轮印载荷和满铺均布载荷作用下甲板板格的塑性变形值，利用板格等价变形媒介参数，得到多轮印载荷与满铺均布载荷之间的对应关系，从而得到多次轮印载荷与满铺均布载荷之间的等效比例因子计算公式。有效解决不同轮印载荷及尺寸下、不同板格尺寸下的甲板多轮印载荷等效问题；本发明设计方法完整、适用，可以结合甲板的实际情况进行计算，易于实现。

技术领域

本发明涉及一种基于甲板塑性变形关系下多轮印载荷与满铺载荷等效方法，属于船舶结构设计技术领域。

背景技术

现代舰船甲板遭受轮印载荷作用的情况越来越多，例如，直升机甲板遭受直升机轮印载荷作用，车辆甲板遭受重载车辆轮印载荷等。在甲板使用寿命期间，轮印载荷可能作用在甲板板格不同位置上，由此甲板板格会产生累积的塑性变形，这将会严重影响甲板的工作性能和安全性能。因此，不同位置处多轮印载荷作用下甲板板格的塑性变形计算方法研究显得至关重要。

由于甲板遭受轮印载荷的大小和位置都是随机的，而且是反复多次的，极大增加了轮印载荷作用下甲板板格塑性变形计算问题的困难性和复杂性。目前针对不同位置处多轮印载荷作用下甲板板格塑性变形的计算方法比较缺乏，提出多次轮印载荷与满铺均布载荷等效方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为解决针对不同位置处多轮印载荷作用下甲板板格塑性变形的计算方法技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种基于甲板塑性变形关系下多轮印载荷与满铺载荷等效方法，包括以下步骤：

步骤1：确定甲板板格尺寸、材料力学特性和轮印载荷大小的相关参数信息，利用有限元软件计算出板格上不同位置处多次轮印载荷作用下甲板板格塑性变形值大小，并进行转换得到板格的等价变形媒介值；

步骤2：利用有限元软件计算出对应的相同甲板板格尺寸下一系列满铺均布载荷下的板格永久变形值，并转换为板格的等价变形媒介值，从而得到满铺均布载荷与板格的等价变形媒介值之间的关系曲线；

步骤3：根据多次轮印载荷作用下得到的等价变形媒介参数值，从满铺均布载荷与板格等价变形媒介值之间的关系曲线中插值确定等效满铺均布载荷值；

步骤4：根据多次轮印载荷和等效满铺均布载荷参数之间的对应关系，得到多次轮印载荷与满铺载荷之间的等效比例因子，从而给出多次轮印载荷与满铺载荷等效方法。

优选地，所述步骤1、步骤2和步骤3中板格等价变形媒介可以描述为式(1)：

式中表示为板格等价媒介变形值，β表示为板格的柔度系数，w_p表示为板格塑性变形值，单位mm，t表示板厚，单位mm。/

优选地，所述步骤1中轮印载荷可以描述为式(2)：

式中Q_p表示无量纲轮印载荷参数，P表示为轮印集中力，单位N，E表示为甲板板格材料的杨氏模量，单位MPa，s表示为甲板纵骨间距，单位mm，σ_y表示为甲板板格材料的屈服强度，单位MPa。

优选地，所述步骤1中对确定尺寸、材料的甲板板格，建立双线性材料参数单板模型，施加四周刚性固定的边界条件。采用ABAQUS商业软件，在轮印区域施加局部均布载荷，在进行不同位置处多次轮印载荷作用下甲板板格塑性变形值计算时，采用多载荷步计算分析。

优选地，所述步骤2中满铺均布载荷可以描述为式(3)：