关于船舶与海洋工程结构极限强度的探讨

关于船舶与海洋工程结构极限强度的探讨

户聪

安徽省淮河船舶检验局   233000    

摘要：对于我国海洋事业持续发展而言，船舶的数量与日俱增，相对应的，船舶搁浅这种事故的出现数量频繁出现，在遭遇这种施工问题时，船舶本身的强度将会遭受严重影响，严重影响船舶的日后使用，现如今，我国对船舶海洋工程极限强度的开展研究力度明显不足，致使船舶海洋工程的发展受到严重影响，所以，人们应对此进行深入分析，才能推动我国船舶海洋事业实现稳定发展。

关键词：船舶与海洋；工程结构；极限强度

前言：对于船舶海洋工程来讲，其极限强度计算应全面考虑各种因素，并非简单对材质强度展开计算即可，在具体的计算过程中，通常，需采用建模方法，按照其模拟和有限元的方法对船体的实际结构强度进行精准计算，然而，此方式也存有很大的弊端，在具体的使用过程中应和其他技术进行配合。有鉴于此，本文对船舶与海洋工程结构极限强度展开了深入分析，旨在为更多的同行带来有价值的借鉴与参考。

1极限强度的分析计算方法

在充分了解船体结构总纵极限强度的定义以后，对于船体梁总纵极限强度的分析方法众多，包含以下几方面。

1.1创建分段模型

在船舶和海洋工程结构的极限强度计算方面，我国相关部门中，逐步破坏法就是应用最多的方法，而创建分段模型是首先应该做的，一般情况下，在针对模型进行深入的探究过程中，一次只能对一个分段模型展开设计，一旦分段模型发生崩溃，一次也只能深入探究一个分段模型的崩溃状况。在合理选择详细分段模型的过程中，工作人员应特别注意，为了确保选择的分段模型处在不正常的条件下，唯有如此，才可以在最短的时间内对此分段发生损坏的实际位置进行精准判断。在创建船舶模型的创建过程中，由于其角单元与加筋板单元所构成，在所有单元与单元之间还包含着众多个小的构成部件，这代表着整体模型的构建过程十分复杂且繁琐，工作人员势必要具有丰富的经验，才能顺利完成模型的构建任务。通常，在进行模型的实验过程中，第一个发生瘫痪的位置即加筋板单元，在全部建立完成对应的分段模型以后，这种分段模型通常是在强制面压缩条件下进行良好运算，在此背景下，工作人员才可以对加筋板单元的非线性最大强度进行精准计算。

1.2分段的基本假定

船舶和海洋工程的结构极限状态，在采用逐步破坏法进行深入探究过程中，分段假定的作用至关重要，通常是要对以下假设进行明确。其一，假设船体断面出现崩溃，是导致框架板格出现压缩的重要因素。其二，假设框架之间的梁-柱崩溃应力，客观而言，超过加筋一侧的临界点力，而且，不容忽视的就是超过总体船体结构出现不平衡的临界力。在此条件下，通常是为了充分融入现实状况，最大限度的防止船舶和海洋工程在施工建设过程中，发生“豆腐渣”工程的状况。

2船舶与海洋工程结构极限强度的分析方法

2.1逐步破坏的分析方法

对于船舶与海洋工程结构极限强度而言，通常是采用船舶结构的材质特征与结构破坏的原理。船舶结构在具体的使用过程中发生损坏并非瞬间，是逐渐损坏的过程，均是从小问题发展到大问题，因此，通过对平断面架设正在逐渐破坏增量曲线方式的合理应用，可有效取得纤维应力变化之间的互相联系，并在描述屈服中针对其的科学运用。部分相关人士在针对单元弹性大绕组挠度进行分析的过程中，利用非线性有限元方法，获得单元的平均应变关系，由此可见，应力的应变关系直接影响着逐步破坏分析方法的精准性。

2.2有限元的分析方法

对于有限元而言，通常是一种运用效果相对非常明显的分析方法，这样的分析方法不论是对哪一种结构与加载类型均可实施运用，利用正交各向异形板单元和梁单元等均能够在动态或是静态荷载背景下的结构极限强度，有限元分析方法可直接对单元的结构进行响应分析，进而将其船体的剪力和弯曲等纳入其中。库特采用有限元分析方法机损除了超出四条船的极限强度，与此同时，针对所有船舶的有限元模型的荷载情况进行精准的相应计算，最终获得的结果对屈曲与塑性效应等进行充分考虑。

2.3直接计算的分析方法

因为考德威尔通过对船舶的剖面全塑性弯曲展开详细分析，针对船体的总纵极限强度进行适宜的估算，与此同时，对屈曲的影响给与良好解释，然而，并未对加筋板承受的压力进行充分考虑，所以，对于直接计算的分析方法而言，最终会超出船体的真实极限强度。

3船舶与海洋工程结构极限强度分析内容

3.1复杂结构的可靠性

在船舶与海洋工程结构方面，剧透多变性和复杂性较强的特点，需要在结构架构中进行完善的分析。这种复杂的结构有多种失效模式、失效途径，如果工作人员利用枚举法搜索，容易产生系列性的爆炸性问题。因此要解决失效模式产生的结构性问题，需要采取可靠的技术，收集完善的、准确的数据信息。通常，工作人员在船体自身结构变量变异较小，且低于船舶与海洋工程在之后随机变量差异的情况下，可以使用搜索系统失效途径确定相应的结构。当前随着科技的发展，开始广泛应用计算机信息技术和人工智能技术，在搜索系统中引入人工智能技术，可以实现可靠的、高效的结构极限强度计算。

3.2基于大型复杂结构随机性分析

传统分析船舶与海洋工程结构极限强度的过程中，工作人员要确定结构极限强度，需结合确定性概率平均值进行，这种分析方法适用性良好，但没有在考量中按入多种随机变量，会加大分析结构不确定性。在当前船舶与海洋工程结构极限强度分析中，有限元法应用成效良好，具体可采用响应面有限元法和点估计有限元法等。但这种方法的不足之处在于，其整体分析数据较大，难以实现准确有效的分析。对此应完善随机边界元法，实现精细化数据分析，降低分析工作中计算量。

3.3受损结构与原有工程结构基础上的安全性分析

船舶与海洋工程载体及其结构不仅比较复杂，且具有多变性特点。近年来，船舶与海洋工程结构设计是有所变化的，因此其结构极限强度的计算和分析也在随之变化。一些研究人员认为，对结构完整性、安全性的分析和评定，需要转变之前的切入点，从结构余度方面开展。一些研究人员则认为需综合分析结构设计、使用全过程中存在的不确定性因素，科学评估结构的完整性和安全性。同时要注意，可以基于原有结构分析船体受损结构，进一步得到海域情况、受损力度。并结合实际分析结构，优化结构和强度，避免后续发生同样的问题。

结论：

概而言之，在进行船舶与海洋工程结构极限强度的研究过程中，工作人员应该建构完整的分段模型，需针对性的探究分析分段模型，有利于工作人员精准判断具体的故障与损伤部位，加强定位的精准性，可采用逐步破坏的方式针对模型的极限强度开展精准计算。在逐步破坏法应用以后还包含着有限元法与直接计算分析法，通过此方法的利用，为船舶与海洋工程结构的安全性和稳定性提供保障，推动船舶行业的可持续发展。

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