1天津博迈科海洋工程有限公司；2博迈科海洋工程股份有限公司
摘要：在对海洋工程钢结构进行极限强度研究时，为了给该研究提供实验的参考数据，通常需要根据研究的对象构建相应的船舶模型，保障研究理论的真实性。当前，在海洋事业的快速发展过程中，船舶数量获得了显著的增加，与之对应的是在船舶数量不断增加的同时，船舶搁浅一类事故的数量有了一定的增长。在船舶遇到此类特殊事故时，其本身的强度会受到严重影响，对于船舶今后的使用而言非常不利。现如今国内对船舶海洋工程的极限强度展开的研究深度仍旧不够，制约船舶海洋工程发展的最重要因素就是其极限强度，故需要人们的进一步分析、进一步处理。
关键词：船舶；海洋工程结构；极限强度
引言
在船舶模型进行钢结构极限强度的研究时，主要采取有限元理论的方法进行分析，从而更好地评定海洋工程钢结构的极限强度，为海洋船舶事业提供有效的数据资料支持。
1极限强度的计算
极限强度的计算主要涉及到以下内容：船舶海洋工程结构是否合理需要考虑众多因素，是非常复杂的分析、计算过程。分析与计算的过程中大多使用有限元测量船舶模型，得出船体模型在运行中出现的塑性变形、构件屈曲数据，进而得出船体模型的精准强度。不过这种方法虽然可用，但是也面临着成本高、工作量大的问题，故没有得到全面推广。逐步破坏法是目前比较常用的计算方式，这种计算方法运算量较少，在计算极限强度的过程中能够保持精准需求。逐步破坏法在船舶海洋工程极限强度计算中的优势主要有两点。第一点能够分析与计算船体模型横向崩溃、纵向崩溃总模式的转化。第二点通过限制某些数值，实现相邻刚架崩溃演示。这种方法能够让船舶海洋工程模型在中拱或是中垂的过程中崩溃，既简化了计算难度，同时也保障了计算精准度，是一种效果显著，成本较低的计算思路。
2逐步破坏分析法
当前国内在船舶与海洋工程项目上的数量呈现出高速增加的发展趋势，而且从该工程领域每年创造的经济收益和社会价值来看，其带来的经济效益不容小视。随着科技的发展和技术的进步，通过预测和分析可以得知，国内船舶与海洋工程的未来发展趋势将来还会不断增长。不过若是只是在工程的数量上出现显著增长，而相关的施工技术和管理方法不能随之得到提高，那么势必会造成船舶与海洋工程的建设过程中出现技术的脱节，导致工程出现严重的质量问题。逐步破坏法在实际的实施与应用过程中，能够对船舶工程的自身特征进行准确分析，研究其结构极限强度的状态，进而获得精准的信息和数值，因此广受青睐。逐步破坏分析法的主要应用步骤如下：（1）建立分段模型使用逐步破坏分析法，不单单只是一种简单的应用方法，其具有十分严格的精度要求和系统标准。在使用逐步崩溃破坏法进行计算之前，需要依据船舶与海洋工程现在已知的各种数据信息来对船舶的模型进行细致地研究。每次研究的范围，必须控制在模型的单个分段之中。因此在对船舶模型进行分管规划时，一定要注意保证分段的合理性。此外，在对船舶进行建模和分析的过程中，一定要从模型的分段的范围出发，对其组成内容进行详细调查和了解，组成内容主要涵盖了加筋板单元和角单元这两大单元，调查组成内容的目的在于准确把握分段中各个构建的主要功能。抛开客观因素，选择使用主观的分析方法来展开分析，建立分段船体模型，可以把墙肢面内部的压缩状况作为基础，以此实现对加筋板单元的分析运算等操作，并能够得出精准的分析结果。（2）分段基本假定在使用逐步崩溃破坏计算法对船舶和海洋工程的结构极限强度进行分析计算时，其中分段假定这一工序是十分重要的，该步骤的主要目的是为了解下述假定：其一，假定船舶的断面发生崩溃是导致船体的框架船板发生压缩的关键原因，且不存在别的原因；其二，假定船舶框架之间的梁柱的崩溃应力就实际施工经验可知，其是不可能高出加筋部位任何一侧的临界点力。这项条件的设定，主要是为了使工程施工能够与实际状况联系起来，防止船舶与海洋工程的建设出现质量问题。
3船舶搁浅后钢结构损坏的研究分析
3.1船舶底板的变形
根据有限元理论对其钢结构极限强度进行解析，发现了船舶底板的纵向钢结构强度直接决定了船底整体钢结构的极限强度。由此可以判断出船舶底板四周的肋板和扶强钢材，并没有达到自有的极限结构强度，只是在搁浅碰撞的过程中出现了能量的损失。在研究中还发现，底板周边的肋板变形主要集中在肋板的中间区域和侧边区域，在肋板受到礁石的碰撞后，中间区域直接发生了形变，而在中间区域的结构强度影响下，侧边的钢材也出现了一定的变形。在研究船舶变形问题时，有限元理论给予了充分的数据研究支持，通过对底板、肋板、扶强材的结构变形研究可以发现，肋板和扶强材料的变形，主要是通过膜拉伸和塑性变形，两者共同产生了能量的损耗。
3.2船舶底部纵桁的变形研究
船舶底部的纵桁与船舶内部的底板，两者结合对船体起到了支撑稳定的作用。在船舶出现触礁事故的时候，由于船舶底部的纵桁受到了碰撞礁石的快速挤压，船舶底部的纵桁出现了一定的形变量。为了科学地求解出该纵桁变形的具体数据信息，在有限元方法的分析计算下，发现了船舶水下纵桁变形量与触礁的垂直距离，和实验模型中双层底板高度的纵桁极限变形量是相同的，由此就可以判断出船舶底板的纵桁受损情况，从而判断出触礁事故的危害，并采取有效的处理方式，第一时间控制船舶的受损情况，避免事故危害的扩大。
3.3船舶载重分析
波浪载荷的精确计算可以实现船舶结构的优化设计与结构强度的准确性评定。船舶波浪承载分为两部分内容分别为总体载荷与局部载荷。其中总体载荷应用海水压力，是海水压力对船体造成的影响。当然海水压力会引发船体晃动问题，波浪会导致船体内部的不稳定。以船舶安全角度考虑，波浪载荷的计算与分析会对船舶极限强度造成一定影响。不同形状的船体在面对不同形状的波浪时会遇到不同类型的问题，该现象加剧了波浪载荷计算难度。目前比较常见的计算方法为，通过分析波浪载荷与波浪诱导得出对应函数，随后采用统计法短期预报波浪载荷与船舶运动，利用波浪载荷与波浪诱导所得波浪散布图、海浪图、函数表推测与长期预报波浪载荷与船舶运动。当然不论是长期预报还是短期预报都是围绕实际数据展开的计算过程，因此波浪载重极限数值比较稳定、准确、有保障。
3.4加筋板极限强度预测
实际作用于船体结构上的力可以分为面内轴向载荷，切向载荷和面外侧向载荷。由于船体板结构单元在轴向压缩载荷作用下比其他受力模式更容易发生屈曲失效，在船体结构安全评估过程中时主要是对加筋板受压状态下的的屈曲和后屈曲特性进行评估。
结语
总之，船舶在实际的运营过程中，由于长期受到恶劣海况的影响，在自身重力、货物以及波浪力等周期性交变载荷共同作用下，很容易在焊接区域产生疲劳裂纹。由于操作不当导致的突发事件，如船舶搁浅、碰撞以及货物装卸等则会对船体结构造成不同程度的损伤包括板格的局部凹陷、断裂破损等。对于某些船舶，比如大型集装箱船，由于甲板大开口的结构形式，其抗扭刚度明显降低，不仅需要考虑其抵抗总纵弯曲的能力，还要对其扭转极限强度进行评估。
参考文献
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