[发明专利]一种联合载荷作用下加筋板极限强度试验方法及试验装置

说明书

本发明公开一种联合载荷作用下加筋板极限强度试验方法及试验装置,获取原型模型和试验模型之间的相似关系；确定原型模型和试验模型缩比关系，并根据相似关系设计缩尺模型；根据缩比关系、相似关系设计试验模型，通过有限元计算试验模型的极限应力，保证试验模型与原型模型在相同破坏模式下的相对极限应力；将试验模型进行双轴加载，记录试验模型变化数据；将加筋板初始变形和应力‑应变曲线，利用有限元计算出模型的无因次的相对极限应力；根据原型模型和试验模型的相似关系，确定原型模型在载荷作用下的极限强度。解决了基于破坏模式的联合载荷作用下加筋板缩尺模型试验方法、保障了结构的位移不受互相垂直的双轴压缩载荷的影响。

技术领域

本发明涉及船舶工程结构强度领域，尤其涉及一种联合载荷作用下加筋板极限强度试验方法及试验装置。

背景技术

集装箱船在静水航行时通常处于中拱状态，中拱状态下将对船底板产生纵向压缩载荷。此外，由于吃水会对船底板产生侧向压力。侧向压力会导致船底板弯曲变形，从而会产生额外的纵向及横向压缩载荷。因次，船底板结构实际往往同时承受双轴压缩和侧向压力的联合作用。加筋板结构是船体板结构的基本单元，因次评估加筋板在双轴压缩和侧向压力联合作用下的极限强度对船体结构的安全性至关重要。

模型试验是理论分析及数值计算方法的最有效的验证手段。模型试验能够揭示结构的失效机理，促进数值计算及理论分析的进一步发展和完善，是现阶段结构安全性设计及强度评估的一个重要环节。

考虑到试验成本及试验室的空间条件限制，往往采用缩尺模型进行试验，但要求缩尺模型试验能够反映原型的破坏机理。现有的技术中，联合载荷作用下的加筋板极限强度的缩尺模型试验在等效设计以及载荷施加等工作中均存在诸多问题及挑战。常规的加筋板极限强度相似理论现有技术往往只适用于单轴压缩下加筋板的极限强度试验，而忽略了侧向载荷在缩尺模型中的设计方法，从而不一定能保障缩尺模型在施加联合载荷作用后的破化模式与原型在联合载荷作用下的破坏模式一致；在双轴载荷联合作用时，需要保证结构的双轴加载位移不互相影响。此外需要保障液压油缸始终承受轴向载荷，避免加载偏心导致结构破损。

发明内容

本发明的目的是提供一种联合载荷作用下加筋板极限强度试验方法及试验装置，以解决上述问题，解决了基于破坏模式的联合载荷作用下加筋板缩尺模型试验方法、保障了结构的位移不受互相垂直的双轴压缩载荷的影响，从而实现了对船体板在联合载荷作用下极限强度分析，为结构设计提供有力的技术支撑。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种联合载荷作用下加筋板极限强度试验方法，包括如下步骤：

步骤一、获取原型模型和试验模型之间的相似关系；

步骤二、确定所述原型模型和试验模型缩比关系，并根据所述相似关系设计缩尺模型；

步骤三、设计所述原型模型尺寸参数，并计算原型尺寸参数下的无因次极限应力；

步骤四、根据所述原型模型和试验模型的缩比关系、相似关系设计试验模型，通过有限元计算所述试验模型的极限应力，保证所述试验模型与所述原型模型在相同破坏模式下的相对极限应力；

步骤五、比较所述试验模型与所述原型模型的相对极限应力，调整所述试验模型，使所述试验模型满足条件；

步骤六、制作所述试验模型并扫描所述加筋板的初始变形；

步骤七、对所述试验模型的材料进行拉伸试验，获取材料的应力-应变曲线；

步骤八、将所述试验模型进行双轴加载，记录所述试验模型变化数据；

步骤九、将所述步骤六中的所述加筋板初始变形和所述步骤七中的应力-应变曲线，利用有限元计算出所述试验模型的无因次的相对极限应力；