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加筋板格屈曲及极限强度有限元分析

发布于:2026-03-02 19:20
有限元分析

      加筋板格是船体结构的主要组成部分,如甲板、底部、舱壁、舷侧等。其带板的主要作用是吸收面内及垂向载荷,并将其分配给船体的主要构件(如纵析);而加强筋能承担大部分的垂向载荷并保证带板有足够的稳定性来承担面内压力。当所受的外载荷达到一定值时,加筋子板的破坏以及整体加筋板格的失稳将导致船体的最终破坏。因而,研究加筋板格的屈曲及极限强度对研究船体的极限强度具有重大的工程意义。
      船体板架的极限强度主要取决于以下三个方面:(1)板架的失稳破坏强度;(2)板架的屈服破坏强度;(3)板架的疲劳/断裂破坏强度。本文从工程概念出发,研究了前面两个方面的破坏机理及最终强度问题。一般而言,计算加筋板格屈曲及极限强度有两种方法:有限元分析法和简化方法。有限元法是目前最通用但需要花费大量计算时间,很难在设计阶段被采用,而简化方法计算效率高但精度较差。本文在消化相关文献后,作了一些修正和改进工作,提出了一套用于计算加筋板格屈曲及极限强度的方法,并编制了工程上方便而实用的计算程序。通过考核,本文方法完全可用于船体板架的工程设计计算。
      对于非细长体纵向加筋子板,一般而言,所承受的基本载荷有三种:a.导致加强筋受压的垂向载荷(负弯曲);b.导致带板受压的垂向载荷(正弯曲);c.面内载荷。
      在这三种基本载荷的不同耦合作用下,将导致纵向加筋子板出现三种不同的破坏模式,见图,并对应三种极限强度:
      a.模式1—加强筋受压破坏(面内受压及负垂向载荷导致加强筋失稳);b.模式2—带板受压破坏(面内受压及正垂向载荷导致带板失稳);c.模式3—加强筋翼板及带板的联合破坏(过大的正弯曲垂向载荷导致加强筋翼板的拉伸屈服及带板的压缩失稳)。
      本文在吸收前人成果的基础上,提出了一套用于计算加筋板格屈曲及极限强度的分析方法,并编制了相应的工程实用程序。在该方法中,对文献中的一些错误及不合理方面作了修正和改进。通过程序的考核,我们相信本程序完全可用于工程设计计算。最后给出了应用本程序所做的一个实例分析结果。



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