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在分析与设计船体结构中，船体结构极限强度计算与分析是十分重要的。其典型船体结构包括：加筋板，箱型梁和船体梁结构，它们的极限强度共同成为计算和分析船体结构极限强度的主要指标。本文基于非线性有限元方法对加筋板结构的极限强度和结构优化进行了研究，进而对开口箱型梁和船体梁的极限强度进行了研究。论文研究的主要工作: (1)系统地总结船体极限强度的研究方法和研究成果以及船体结构极限强度研究的意义。 (2)提出了加筋板结构在不同比例的面内双轴向压力和水压力同时作用时的极限强度，探讨了初始挠曲对加筋板结构极限强度的影响。 (3)提出了用非线性有限元法计算开口箱型梁极限强度的方法。探讨了网格尺寸，开口箱型梁的边界状态，初始挠曲对开口箱型梁极限弯矩的影响。通过计算开口箱型梁极限弯矩对比Nishihara的试验结果验证了非线性有限元法计算开口箱型梁极限强度的可靠性。 (4)探讨不同比例的中垂弯矩和扭矩同时作用下的开口箱型梁模型的极限强度计算，通过计算结果分析提出了极限弯矩和极限扭矩的之间的关系。 (5)提出江海直达船极限弯矩试验的相似模型研究。论文以江海直达船为例，进行模型试验研究。对考虑了弯扭组合的模型试验进行相似性分析，进而对江海直达船模型试验进行相似设计，提出了弯扭极限强度的试验方案并分析了数据结果。 (6)提出江海直达船弯扭极限强度分析方法。采用非线性有限元方法，对大开口船型的甲板结构进行优化设计。