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摘要：船体极限强度分析是船体结构强度分析的重要内容之一，关系到船舶的安全运营。船体总纵极限强度是指船体抵抗纵向整体崩溃的最大能力，是评估船体结构在特殊装载状态或恶劣海况下的安全性的重要指标。对船体结构的极限强度进行分析能准确把握船体的实际承载能力，为进一步优化构件尺寸、提高船舶的经济效益提供依据。目前，相关规范推荐采用渐进崩溃法（Smith方法）计算船体的极限强度，进行船体极限强度评估，同时认可采用非线性有限元法替代Smith法。劳氏军规在剩余强度三级评估（RSA3）中明确要求需采用有限元法计算破损船舶的极限承载能力。
关键词：船舶；海洋工程结构；极限强度；探讨
1船体结构设计主要内容
1.1前期设计
在前期规划工作开展的过程中，主要根据相关的设计准则与有关设计要求条件制定框架性的设计任务。对基本的图纸预想稿件进行设计，根据有关预计方案与相关设计技术要求，制定材料与零件规格和用度预算计划，并作出相关的预算总结，深入开展船体尺寸大小与结构方式的设计工作。
1.2详细设计
船体结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有结构的尺寸与材质，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合并将相关内容向有关审核部门进行汇报。
2船体极限强度相似模型设计研究
2.1方向性量纲分析法在极限强度中的应用
上个世纪六十年代日本相关学者所提出的方向性量纲分析法后，对管壁结构的相似准则成为船舶结构研究人员比较难解的问题。简单的说，方向性刚量分析法就是对其长度、厚度与宽度的量纲进行分析。再根据方向性量纲分析法来导出吉祥强度的相似性准则，首先，应先提取试验中所涉及到的主要物力量即外力，也就是选择力P与力矩M为外力的代表量；内力就是选择各向剪应力与正应力的代表量σ作为内力的代表量；材料的主要特性，根据方向性量纲分析法推导基于极限强度的相似准则，第一步应提取实验中所涉及到的主要物理量：外力：选取力P和力矩M作为其代表量；内力：选取各向正应力与剪应力的代表量σ作为代表量；材料特性：以弹性模量E和泊松比为代表量；描述船体结构中杆和梁结构特性的物理量主要有：横截面中的弯曲惯性矩I；开口构件的约束扭转力矩IW和自由的扭转力矩Is；闭口构件的只有你转力矩Ib；闭口范围内厚板中心所围成的面积A；线的尺度L以及线的厚度δ。然后可以利用量纲法将以上物力参数通过函数计算来表达其中的关系，并利用公粮分析法来推算出其极限强度的相似准则π定理：
其中，π1和π2为非定性的相似准则；π3-π8为定性准则，是在进行试验的模化设计中应该遵循的相似准则。由上述的π关系式可以得到系统的相似准则为：
2.2稳定性相似模型补偿的设计方法
通过量纲矩阵可以推算出模型出的相似性准则，并可以利用其对模型的整体设计结构进行指导。然后再对模型的局部构建大小等，如果只根据先前的准则进行模型设计，可能会导致模型局部出现结构部稳定的情况，造成临界应力不一致，由于临界应力不一致所以破坏的模式有有所区别。为了避免合格问题的出现，在施工之前的量纲法推算模型相似准则时还一个对模型的稳定性进行修改。
2.2.1非线性起始量相似
将σ1设为板格的屈服、临界应力间的最小值，那么其就是结构在进行入到载荷与变形非线性阶段的起始点。当σ1为板格临界应力时，会导致模型逐渐的产生崩溃情况，它的应力会在某一个点达到σ1，所以我们可以认为σ1可以满足相似准则中的物理量，故有：
2.2.2非线性终止量相似
保证了稳定性起始量的相似准则虽然代表了板格的受力特性相同，然而并不能保证模型在整个破坏过程中保持相似。不同的加筋板存在着失效模式不同的可能，采用理论解推导稳定性相似准则有着十分大的难度，为减小推导的难度，使用以132块常用船舶加筋板为对象进行有限元计算结果得出的轴压加筋板公式进行接下来的推导工作。
3船舶与海洋工程结构极限强度分析
3.1对复杂结构系统的可靠性分析
因为考虑到船舶与海洋工程结构系统的复杂性和多变性，对船舶进行系统而完善的分析是必不可少的一个环节。基于船舶和海洋工程结构都是复杂性结构，因此他们具备多种失效途径和失效模式。如果采用一般的枚举法进行搜索就会引发系列爆炸性问题的产生。另外，为了解决失效模式下的结构性问题就必须生成真实可靠的技术数据来做依靠。一般情况下，当船舶载重的随机变量的变异性大于船体本身结构变量的变异时，就可以运用搜索系统的失效途径确定其结构。近几年，由于计算机技术的大力发展，人工智能化技术引入到搜索系统之中，从根本上提高了分析的可靠性以及计算效率。
3.2对受损结构和原有工程结构两者的安全性分析
随着船舶载体的多变性，近些年所开发设计的工程结构和前几年的对比总会有结构上的变化。从各个方面出发，综合考虑结构系统的设计到投入使用中各个环节安全性和不确定因素，再加上经济角度考虑实现完整性的评估。另外，对于船体受损结构的分析也需要在船舶原有的结构上展开分析，得出受损力度和海域情况。也需在分析的基础上对以后的运行加以考虑，避免类似情况的出现。
3.3大型复杂结构的随机性分析
按照以往的分析模式，都是以确定性的概率得出平均值。但是这种方法不能有效的把各种随机变量考虑进行，因此分析的数据具有不确定性。另外，有限元法在结构分析中也普遍被运用，其中包括一阶二次矩有限元法、响应面有限元法、点估计有限元法等。但是，有限元法会使整体分析的数据偏大，对分析结果造成一定的影响。所以为了解决这个问题，随机边界元法被广泛使用，边界元法的使用使分析数据精细化，大大的降低了计算量。
4船舶在波浪中载重的方法分析
波浪载荷是船舶结构结构中要考虑的重要的载荷方式。对波浪载荷的正确计算是优化船舶结构设计，合理评定船舶结构强度的重要前提。一般来说，船舶的波浪载荷方式可以分为两种：总体载荷和局部载荷。总体载荷是借助海水压力，将海水动压力沿全船积分得到。另外，海水的压力也会引起舱内的晃动以及波浪对船体的回击力。从船舶的安全性角度出发，波浪载荷对船舶的极限强度起到了一定的作用。另一个方面，由于船体形状各异，波浪的形状不一以及波浪和船体碰击的随机性，增大了载荷的计算难度。主要计算方法为：根据波浪诱导运动和波浪载荷所得到的相应的函数，然后利用统计法对船舶运动和波浪载荷进行短期预报；根据波浪诱导运动和波浪载荷所得的函数表、海浪图、波浪散布图等进一步得出概率数据从而对船舶运动和波浪载荷进行長期预报。无论是短期预报还是长期预报都是根据统计出的实际数据进行计算，从而达到得到波浪载重的设计极值。
结语：
由于船舶与海洋工程的结构极限状态是一种复杂的非线性变化过程，通过采用简化后的逐步破坏法，使得船体模型的加筋板在最薄弱处破坏，继而依次引起其他加筋板的破坏，最后船体整体结构不再增加承载力，达到极限强度。
参考文献：
[1]余娟.探究船体结构生产设计理念构建[J].珠江水运，2016，（17）：88-90.
关键词：船舶；海洋工程结构；极限强度；探讨
1船体结构设计主要内容
1.1前期设计
在前期规划工作开展的过程中，主要根据相关的设计准则与有关设计要求条件制定框架性的设计任务。对基本的图纸预想稿件进行设计，根据有关预计方案与相关设计技术要求，制定材料与零件规格和用度预算计划，并作出相关的预算总结，深入开展船体尺寸大小与结构方式的设计工作。
1.2详细设计
船体结构设计的初始阶段，就是大致的设想阶段，具有一定的框架性，根据实际的设计要求与规定，根据相关的审批意见与建议，注重开展相关设计的修改工作，对制造进程中的详尽细节最大程度地予以考量，对所有结构的尺寸与材质，注重开展多次的确定工作，确保与有关设计的要求与规定相符合并将相关内容向有关审核部门进行汇报。
2船体极限强度相似模型设计研究
2.1方向性量纲分析法在极限强度中的应用
上个世纪六十年代日本相关学者所提出的方向性量纲分析法后，对管壁结构的相似准则成为船舶结构研究人员比较难解的问题。简单的说，方向性刚量分析法就是对其长度、厚度与宽度的量纲进行分析。再根据方向性量纲分析法来导出吉祥强度的相似性准则，首先，应先提取试验中所涉及到的主要物力量即外力，也就是选择力P与力矩M为外力的代表量；内力就是选择各向剪应力与正应力的代表量σ作为内力的代表量；材料的主要特性，根据方向性量纲分析法推导基于极限强度的相似准则，第一步应提取实验中所涉及到的主要物理量：外力：选取力P和力矩M作为其代表量；内力：选取各向正应力与剪应力的代表量σ作为代表量；材料特性：以弹性模量E和泊松比为代表量；描述船体结构中杆和梁结构特性的物理量主要有：横截面中的弯曲惯性矩I；开口构件的约束扭转力矩IW和自由的扭转力矩Is；闭口构件的只有你转力矩Ib；闭口范围内厚板中心所围成的面积A；线的尺度L以及线的厚度δ。然后可以利用量纲法将以上物力参数通过函数计算来表达其中的关系，并利用公粮分析法来推算出其极限强度的相似准则π定理：
其中，π1和π2为非定性的相似准则；π3-π8为定性准则，是在进行试验的模化设计中应该遵循的相似准则。由上述的π关系式可以得到系统的相似准则为：
2.2稳定性相似模型补偿的设计方法
通过量纲矩阵可以推算出模型出的相似性准则，并可以利用其对模型的整体设计结构进行指导。然后再对模型的局部构建大小等，如果只根据先前的准则进行模型设计，可能会导致模型局部出现结构部稳定的情况，造成临界应力不一致，由于临界应力不一致所以破坏的模式有有所区别。为了避免合格问题的出现，在施工之前的量纲法推算模型相似准则时还一个对模型的稳定性进行修改。
2.2.1非线性起始量相似
将σ1设为板格的屈服、临界应力间的最小值，那么其就是结构在进行入到载荷与变形非线性阶段的起始点。当σ1为板格临界应力时，会导致模型逐渐的产生崩溃情况，它的应力会在某一个点达到σ1，所以我们可以认为σ1可以满足相似准则中的物理量，故有：
2.2.2非线性终止量相似
保证了稳定性起始量的相似准则虽然代表了板格的受力特性相同，然而并不能保证模型在整个破坏过程中保持相似。不同的加筋板存在着失效模式不同的可能，采用理论解推导稳定性相似准则有着十分大的难度，为减小推导的难度，使用以132块常用船舶加筋板为对象进行有限元计算结果得出的轴压加筋板公式进行接下来的推导工作。
3船舶与海洋工程结构极限强度分析
3.1对复杂结构系统的可靠性分析
因为考虑到船舶与海洋工程结构系统的复杂性和多变性，对船舶进行系统而完善的分析是必不可少的一个环节。基于船舶和海洋工程结构都是复杂性结构，因此他们具备多种失效途径和失效模式。如果采用一般的枚举法进行搜索就会引发系列爆炸性问题的产生。另外，为了解决失效模式下的结构性问题就必须生成真实可靠的技术数据来做依靠。一般情况下，当船舶载重的随机变量的变异性大于船体本身结构变量的变异时，就可以运用搜索系统的失效途径确定其结构。近几年，由于计算机技术的大力发展，人工智能化技术引入到搜索系统之中，从根本上提高了分析的可靠性以及计算效率。
3.2对受损结构和原有工程结构两者的安全性分析
随着船舶载体的多变性，近些年所开发设计的工程结构和前几年的对比总会有结构上的变化。从各个方面出发，综合考虑结构系统的设计到投入使用中各个环节安全性和不确定因素，再加上经济角度考虑实现完整性的评估。另外，对于船体受损结构的分析也需要在船舶原有的结构上展开分析，得出受损力度和海域情况。也需在分析的基础上对以后的运行加以考虑，避免类似情况的出现。
3.3大型复杂结构的随机性分析
按照以往的分析模式，都是以确定性的概率得出平均值。但是这种方法不能有效的把各种随机变量考虑进行，因此分析的数据具有不确定性。另外，有限元法在结构分析中也普遍被运用，其中包括一阶二次矩有限元法、响应面有限元法、点估计有限元法等。但是，有限元法会使整体分析的数据偏大，对分析结果造成一定的影响。所以为了解决这个问题，随机边界元法被广泛使用，边界元法的使用使分析数据精细化，大大的降低了计算量。
4船舶在波浪中载重的方法分析
波浪载荷是船舶结构结构中要考虑的重要的载荷方式。对波浪载荷的正确计算是优化船舶结构设计，合理评定船舶结构强度的重要前提。一般来说，船舶的波浪载荷方式可以分为两种：总体载荷和局部载荷。总体载荷是借助海水压力，将海水动压力沿全船积分得到。另外，海水的压力也会引起舱内的晃动以及波浪对船体的回击力。从船舶的安全性角度出发，波浪载荷对船舶的极限强度起到了一定的作用。另一个方面，由于船体形状各异，波浪的形状不一以及波浪和船体碰击的随机性，增大了载荷的计算难度。主要计算方法为：根据波浪诱导运动和波浪载荷所得到的相应的函数，然后利用统计法对船舶运动和波浪载荷进行短期预报；根据波浪诱导运动和波浪载荷所得的函数表、海浪图、波浪散布图等进一步得出概率数据从而对船舶运动和波浪载荷进行長期预报。无论是短期预报还是长期预报都是根据统计出的实际数据进行计算，从而达到得到波浪载重的设计极值。
结语：
由于船舶与海洋工程的结构极限状态是一种复杂的非线性变化过程，通过采用简化后的逐步破坏法，使得船体模型的加筋板在最薄弱处破坏，继而依次引起其他加筋板的破坏，最后船体整体结构不再增加承载力，达到极限强度。
参考文献：
[1]余娟.探究船体结构生产设计理念构建[J].珠江水运，2016，（17）：88-90.