1、 毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 T型和矩形加筋构件对于船体甲板的屈曲分析的影响 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1.船舶稳性的研究现状 最早的稳性理论研究工作主要是由 Bouguer， Atwood 和 Moseley 等开创的。他们的研究属于最古老的稳性概念。这一概念认为船舶稳性可以由船舶的几何形状和重量分布决定 ， 即 ： 船舶的稳性取决于船舶在静水中的复原力臂曲线的形状。这一概念是建立在若干失事和非失事船舶的统计数据基础上而严格假定的 ,这些假定是 ： 浮力保持不变 ； 任何形式的能量增加或损 失可以忽略 ； 所有形式的扰动均是有势的、定常的 ； 耦合力和其他流体
2、动力可以忽略。 18 世纪是造船发展史上具有重要意义的时期。法国人 Bouguer首次提出了稳心的概念 ， 并定义了稳心半径和初稳性高的概念。 Bouguer 的研究确立了船舶稳性中初稳性的研究。 Atwood 用出水和入水楔形体积构成的容积转移力矩来更加精确地计算船舶的复原力臂。之后 ， Moseley 提出了 “ 动稳性 ” 的概念 ， 这一概念考虑的是倾覆力矩所作的功与船舶复原力矩所作的功相平衡 ， 它是我国、前苏联和日本等国使用的稳性规范的基础。 理论解析法或半解析法 。较早的是用用能量法求解有几根加筋，且加筋位置不同的加筋板的临界应力。当加筋板发生局部屈曲时，可将屈曲后的板按折减宽度
3、计入到梁剖面中，并按交叉梁系进行整体屈曲计算。我国起步较晚。 有限元法。考虑到船体结构单元的相似性和非线性有限元数值计算方法的规模，许多学者发展了半经验半解析方法改进单元性能，减少单元的划分和计算复杂性。有限元分析采用通用结构有限元分析软件这种基于通用软件有限元法可以计算各种复杂和不规则的板架，这种方法还考虑了各种实际存在的复杂因素。在结构非线性分析中，除了通用有限元程序 NASTRAN， ANSYS.ABAQUS等发挥极大的作用外，考虑到船体结构自身的特点，将有限元法同船体结构相结合的专用有限元程序，在建模灵活性和规模大小上有自身优势。 实验法。随着工程中采用加筋板结构的增多，为了分析此类结
4、构的破坏机理和特点从七十年代以来，陆续进行了大型结构的压缩破坏实验。实验中出现的破坏大多为加筋间板屈曲和加筋屈曲引起的整体破坏，也有少量加筋扭转屈曲 (侧倾破坏 )引起的整体破坏。在实际结构中前两类破坏主要与加筋板的相当梁柱特性 (加筋板和梁柱细长比 )、载荷作用方向。 基于实验结果或数值计算结果基础上的经验公式。 在实际中，船体的加筋板结构的受力情况是十分复杂的，除了主要受到由于总纵弯曲而产生的纵向压力以外，还受到水的横向压力。因此如果要更加精确的计算加筋板的屈曲强度，那么就必须考虑其所受到的全部载荷。 2有限元法在船舶屈曲计算中的应用 考虑到船体结构单元的相似性和非线性有限元数值计算方法的
5、规模，许多学者发展了半经验半解析方法改进单元性能，减少单元的划分和计算复杂性。有限元分析采用通用结构有限元分析软件 。 这种基于通用软件有限元法可以计算各种复杂和不规则的板架，这种方法还考虑了各种实际存在的复杂因素。在结构非线性分析 中，除了通用有限元程序 NASTRAN， ANSYS， ABAQUS 等发挥极大的作用外，考虑到船体结构自身的特点，将有限元法同船体结构相结合的专用有限元程序，在建模灵活性和规模大小上有自身优势。 选取典型船舶板架，对开口和不开口的板分别进行了特征值屈曲分析和极限承压屈曲分析，可知：板的屈曲模式所对应的屈曲压力不一定是最低的；高应力区出现了梁腹板平面外的失稳；大开
6、口边缘构件的侧向刚度大大削弱；纵梁的理论临界应力降低。 在船舶结构强度分析时，通常把船外水压力载荷分解为船外波浪静水压力和波浪的附加动压力。其中波浪静压力 的处理比较复杂。有限元方法介绍了一种船舶分布外载荷自动离散化的方法，可精确、合理地求出船舶有限元模型网格节点上的等效节点力。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 ： 论文研究了船体甲板的加筋构件屈曲的计算方法，主要研究内容包括以下几个方面： 1. 学习结构力学中板的屈曲和稳定性部分的内容， 加筋板屈曲公式推导。 2.船体甲板加筋构件屈曲的计算有限元理论与方法，学习了有限元方法在板结构动力学分析中的理论和方法应用，主要有有限元基本理论、发展
7、趋势、计算思路、建模准则、性能指标、分析步骤和三维有限元分析。 3. 板 梁组合稳定性算例与 分析。 应 用 大 型 有 限 元 计 算 软 件MSC.Patran/Nastran 完成了甲板板梁结构屈曲分析，包括 Patran 软件模态分析功能学习、船体甲板板梁结构的有限元建模与计算、船体甲板板梁结构屈曲计算结果分析等。 三、研究步骤、方法及措施 ： 1、 学习 船体结构加筋板 的相关内容，查找有关资料 ； 2、 学习有限元算法，对有限元有一定得了解 ； 3、 学习 PATRAN 软件基本操作 ； 4、 学习 PATRAN 软件 ，初步建立三维模型； 5、 用 PATRAN 软件 对模型进行屈曲分析； 四 、参考文献 1 王孟鸿 ， 郝 际平 。 轻钢结构设计中腹板屈曲后强度的利用 J。 四川建筑科学研究 ， 2003,(01) 2 陈绍蕃 。 形截面钢构件腹板屈曲后强度利用 J。 建筑结构 ， 1998，(08) 3 贾连光 ， 许峰 ， 许伟 ， 刘永健 .轻钢结构设计中腹板屈曲后强度应用的探讨 J。 沈阳建筑工程学院学报 (自然科学版 )， 2003， (04) 4 王承权 ， 代海波 ， 廖银波 。 高速船舶船体构件的稳定性 J。 船海工程 ， 2005， (05) 5 李雪良 。 船体板的屈曲和极限强度分析 D。 武汉理工大学学位论文
