船舶与海洋工程结构极限强度的若干研究

杨德喜（中国船级社天津分社，天津 300457）

船舶与海洋工程结构极限强度的若干研究

杨德喜
（中国船级社天津分社，天津 300457）

随着科技的发展和国家综合实力的提升，我国在船舶与海洋工程方面，表现出了较大的进步。在今后的研究当中在，结构极限强度成为了研究的重点。通过技术上的分析和实践上的操作，可以逐步的强化结构极限强度，为工程的拓展和经济效益的提升，提供更多的助力。文章针对船舶与海洋工程的结构极限强度展开讨论，并提出合理化建议。

船舶；海洋；结构；极限强度

一般而言，在船舶与海洋工程当中，极限强度的设定，都是经过系统计算和分析后来确定的。但是随着国内需求的增加和国家发展的进步，很多的极限强度，根本无法满足客观上的标准，如果固守强度，势必会影响船舶与海洋工程的进步，并且对今后的发展而言，也是非常不利的。所以，要根据船舶与海洋工程的特点及未来方向，将结构极限强度不断的强化，制定出更多的应对策略。

1 结构极限状态

随着船舶与海洋工程的开发深度不断增加，结构极限状态获得了业界和社会上的高度关注。简单而言，结构极限状态，其最明显的特征在于“崩溃”。一旦出现了崩溃的情况，则结构会丧失相应的承载能力，总体刚度遭到了极大的破坏，进而产生较多的危险和事故。目前，我国对结构极限状态的分析比较深入，在很多方面都进行了较多的研究。结构极限状态，是一种非常复杂的非线性变化过程。在研究过程中发现，部分壳体结构的极限强度，可以通过特征数值来计算。但是，倘若以船舶与海洋工程作为基础，则在结构极限状态的计算中，会受到很多因素的影响，最终的结果也表现为多元化的情况。例如，工程在投入运营后，整体结构会在不断的弯矩作用下，发声屈曲、屈服等现象，最终导致工程的破坏。由此可见，结构极限状态，对于船舶与海洋工程而言，是非常重要的，必须采用比较可行的方法进行计算和分析，之后才能进行系统的优化处理。

2 逐步破坏法

船舶与海洋工程在我国的数量，表现为逐年增加的趋势，且创造的经济效益和社会效益均是非常值得肯定的。随着时间的推移，我国未来的船舶与海洋工程，仍然表现为较强的增长趋势。但是，如果仅仅在数量上提升，相应的技术和手段跟不上，势必会影响船舶与海洋工程的寿命，对国内的发展而言，是极为不利的。逐步破坏法在应用中，可以结合船舶与海洋工程本身的特点，对结构极限状态展开分析，同时得到精确的数据与信息，值得推广应用。

（1）建立分段模型。逐步破坏法的应用，并非是随意应用的方法，而是有着精密的体系和系统的要求。首先，我们要根据船舶与海洋工程的各项已知数据，针对船体模型进行分析。每次分析，只能对某个分段崩溃情况下琛。所以需要选择船体模型分段的过程当中，要保证其选择分段性，不可在不利情况进行。除此之外，船体模型的建立和分析当中，应对每一个分段的组成进行了解，包括角单元、加筋板单元等等，分析各个构件的主要作用。从主观的角度来分析，分段模型的建立，能够将墙肢面内压缩的情况作为基础，从而对加筋板单元的非线性大挠度进行分析、计算，最终获得准确的结果。

（2）分段基本假定。船舶与海洋工程的结构极限状态，在应用逐步破坏法研究当中，分段假定的作用是非常重要的，主要是明确以下假设。

第一，假设船体断面崩溃，造成框架板格发声压缩的主要原因，基本上不存在其他的原因。第二，假设框架间的梁-柱崩溃应力，客观上不可超出加筋的一侧的临界点力，并且不可超出总体船体结构不平衡的临界力。此条件的存在，主要是为了将现实情况融入，避免在船舶与海洋工程的施工当中，出现“豆腐渣”工程的情况。

（3）有限元法。对于船舶与海洋工程而言，结构极限状态的研究，除了要在上述的两项工作中取得成果外，还必须选择合理的方法进行针对性的分析和解答。与以往不同的是，当前的船舶与海洋工程获得了高度的关注，选择的方法应在可行性、精确性等方面，均获得较大的成功。有限元法是目前比较推崇的一种方法，除了自身的体系比较健全外，还可以根据船舶与海洋工程的具体情况，实施系统的分析，最终能够获得理想的成果。本文认为，在船舶和海洋工程船体模型的极限强度分析当中，加筋板单元破坏之后，发生了在挠度、变形，共应力和应变关系有着复杂的非线性的关系。非线性变化原因有以下几点，如几何、接触、材料非线性等等。最主要的就是材料、几何的非线性原因。在船体结构中加筋板单元的形状、取向发生变化都有可能造成加筋板刚度变化。同时船舶与海洋工程结构是金属制作，且物点是可以让船体材料产生永久性的变形。通过一步一步增加把一些非线性特性融入分析中可以对各类复杂的问题进行比较、研究和分析。

3 结语

综上所述，本文对船舶与海洋工程的结构极限强度展开了分析，从目前所掌握的情况来看，结构极限强度的提升和优化，还是有很大的提升空间的。各个地方在开展船舶与海洋工程的施工的同时，应将结构极限强度作为重要的衡量指标，通过专业的方法进行分析，并将得到的数据反复核对，与客观情况、条件结合后，再进行系列的改造和优化，进而推动船舶与海洋工程向前发展。

[1] 张婧，施兴华，顾学康. 具有初始缺陷的船体加筋板结构在复杂受力状态下的极限强度研究[J]. 中国造船，2013,01:60~70.

[2] 张健，沈中祥，王自力,嵇春艳. 腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究[J]. 船舶力学，2012,11:1283~1290.

[3] 张婧，石晓彦，钱鹏，嵇春艳. 基于材料参数、构件尺寸及初始缺陷随机特性的加筋板条极限强度研究[J]. 船舶工程，2014,06:68~72.

U661

A

1671-0711（2016）07（下）-0076-02