组合载荷作用下含裂纹损伤船体结构剩余极限强度分析

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船舶在航行中船底板等船体结构不仅受到纵向弯曲应力、舷侧外板传递的横向水压力及货物、燃料自重产生的垂直于板面压载等复杂载荷作用,还因焊接及应力集中易产生局部裂纹,使其承载能力进一步降低,因此需对复杂载荷作用下含裂纹损伤船体结构剩余极限强度展开细致分析评估。本文在Perry-Robertson公式及Paik简化公式的基础上,引入组合载荷及裂纹损伤影响,对公式中有效带板宽度参数进行修正,从而得出适用于计算含裂纹损伤加筋板在复杂载荷作用下的剩余极限强度求解公式(失效模式为带板破损或加强筋破损)。首先,依据大挠度薄板变形方程推导了加筋板带板在复杂载荷作用下的有效承载宽度计算公式;其次,通过数值计算,研究双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度,并基于有限元计算结果,拟合出具有较高精度的双向受压含中心裂纹船体板的剩余极限强度因子计算经验公式。在此基础上,引入横向载荷、侧向均布压载、裂纹损伤因素对于带板有效承载宽度进行修正,完成复杂载荷作用下含裂纹损伤加筋板剩余极限强度分析,通过对比公式解、有限元计算值及实验结果,验证了本文修正公式的适用性。最后,简单分析了含裂纹损伤箱型梁剩余弯曲极限强度问题,基于净截面理论,拟合得出用于分析含单边裂纹且裂纹边受拉的箱型梁剩余弯曲极限强度的计算公式,可作为下限参考值。
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