[发明专利]一种船舶结构冗余度模拟计算方法

说明书

本发明涉及一种船舶结构冗余度模拟计算方法，其包括以下步骤:确定出船舶关键受力区域，且选取易受损的待测试船舶取样段；对船舶整船建立有一次限元数值模型；分别确定出未受损态待测试船舶取样段和受损态待测试船舶取样段的最大工作应力σ_I、σ_D；求解出待测试船舶取样段的最大工作应力影响系数σ_Dσ_I；实际实验阶段，对未受损态待测试船舶取样段和受损态待测试船舶取样段施加多点纯轴向施压载荷，以分别得出其极限强度U_I、U_D；求解出待测试船舶取样段的极限强度影响系数U_DU_I；推导出结构冗余度γ。如此，结合理论计算和试验分析以给出船舶关键节点结构冗余度计算步骤，从而将极限承载力与结构冗余度良好地关联起来，为今后的结构冗余度研究提供了参考。

技术领域

本发明涉及船舶设计技术领域，尤其是一种船舶结构冗余度模拟计算方法。

背景技术

随着世界经济的快速复苏，各国的经济贸易往来日趋频繁，从而推动了航运市场的蓬勃发展。相伴而生的是，因船舶结构缺陷而导致的海运事故发生率也在上升，从而如何提高船舶结构设计的可靠性成为各国船舶业内人士亟待解决的世界性难题。针对如何完善船舶结构，使其具有足够的安全裕度，国际船级社协会(IACS)召开会议提出了对船舶结构冗余度的要求，所谓船舶的冗余设计应保证任何加强的结构构件的局部损坏都不会导致立即发生整个结构的损坏，用多余资源换取可靠性。船舶应具有足够的冗余度，以承受在任何一个加强结构构件中的局部破损。

目前，土木工程行业一直致力于结构冗余度的研究，并取得了显著的科研成果，但在国内船舶行业，对于船舶结构冗余度的研究较少，冗余度尚且属于新概念。结构冗余度是衡量船舶结构可靠性的指标，目前船舶结构冗余度的具体计算评估方法主要研究散货船和油船上的加筋板结构，其他结构研究较少。针对结构安全可靠性，目前的研究更多涉及船舶结构的最大承载能力，即极限承载力。现有的关于结构极限承载力的试验，大多针对小型加筋板，且为单点载荷压缩或拉伸，多点同步加载下船舶关键节点结构的极限承载力试验目前开展的尚少，导致模拟实验数据的实际应用价值较低。因此，有必要对船舶的关键节点结构开展极限承载力模拟试验，将极限承载力与结构冗余度关联起来。

发明内容

故，本发明课题组鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过课题组人员不断探讨以及设计改进，最终导致该船舶结构冗余度模拟计算方法的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种船舶结构冗余度模拟计算方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1、确定出船舶关键受力区域，且选取易受损的待测试船舶取样段；

S2、对船舶整船建立有一次限元数值模型，且对其进行网格细化；

S3、对一次有限元数值模型施加“100％静载荷+100％动载荷”，分析未受损态待测试船舶取样段相对应区域的应力情况，确定其最大工作应力σ_I；

S4、对一次有限元数值模型进行局部修改以生成二次有限元数值模型，具体为：对未受损态待测试船舶取样段进行人为破坏以形成受损态待测试船舶取样段；

S5、对二次有限元数值模型进行网格细化；

S6、对二次有限元数值模型施加“100％静载荷+80％动载荷”，分析受损态待测试船舶取样段相对应区域的应力情况，确定其最大工作应力σ_D；

S7、求解出待测试船舶取样段的最大工作应力影响系数σ_D/σ_I；

S8：对未受损态待测试船舶取样段施加多点纯轴向施压载荷并展开试验，确定其极限强度U_I；