船舶与海洋工程结构极限强度分析何杰--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

船舶与海洋工程结构极限强度分析何杰

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：何杰

[导读] 摘要：随着我国海洋事业的不断发展，海洋船舶数量与日俱增，其承载力运用范围也越来越广。

        东莞市东腾船舶服务有限公司广东东莞 523000
        摘要：随着我国海洋事业的不断发展，海洋船舶数量与日俱增，其承载力运用范围也越来越广。现实的生产管理反映了海洋船舶由于结构极限强度超标导致搁浅，对我国的海洋管理有一定的影响。本文针对船舶与海洋工程结构极限强度特点，分析其限制因素，并提出了一些有效设计建议，相关内容如下。
        关键词：船舶；海洋工程；结构极限强度
        引言：
        船舶与海洋工程结构设计对船舶使用寿命和耐久性有直接影响。在实际的生产中，相关技术人员需要计算船舶海洋工程的生产性能，在世纪的生产中也要多采用建模、有限元计算等方式来测出船舶实际结构承载力，并配备相关的荷载，这种技术存在一定的弊端，如无法规避客观因素影响，因此在设计时候需要考虑到项因素如环境、气候等。本文针对现有的船舶海洋工程结构强度设计的相关内容进行研究，针对其极限强度特点予以分析，相关内容如下。
        1船舶海洋工程的极限强度计算分析
        船舶海洋工程的机构计算需要考虑到较多的因素，一方面其和船舶的安全性要求有直接关联，为了安全运行需要综合考虑，另一方面船舶海洋工程的结构极限值决定了其最大承载范围，通过优化设计可以增强船舶生产效率，改革和提升我国船舶海洋工程生产技术。
        在实际的设计分析中，相关技术人员需要考虑塑性变形、构件屈曲数据等内容，并得出精准的模型，并予以计算分析，但是这种模型的建设成本较大，如在运用中可能存在成本管理和工作量管理问题，因此运用存在一定的局限性；此外，基于建模的处理方式计算运算量要求较大，因此多采用逐步破坏法来代替，这种方式的优点在于可以分析判断船体模型的崩溃问题，如横向、纵向，并结合数据分析崩溃程度，还能够通过限制数值来实现相邻钢架崩溃，进而保证海洋工程在中供或者是中垂方面实现崩溃，这种方法可以简化计算难度，也能计算的进度，具有低成本高效的优点。
        2.极限强度分析法简述
        结合目前常见的船体计算内容需求，相关单位可以得出船体梁总纵的强度分析，目前常见的方法较多，主要由直接计算法、有限元分析法、逐步破坏法等。
        首先，有限元分析法是一种十分显著的计算方法，这种方法可以适应多种环境，如结合梁单元、正交各向异性板单元、平板单元进行静态或者是动态的研究，进而可以分析单个构件的结构特点，还能够分别分析船体的弯矩、扭矩等信息。目前，库特采用的有限元分析方法可以科学计算船体的极限强度，可以针对每一艘船进行单独的荷载模拟动态计算，并针对现有的数据分析塑型效应、屈曲要素。
        其次，直接计算法，直接计算法是一种全面科学的计算方法，考德维尔利提出了船体横坡面作为船体的纵向极限强度分析对象，继而进行估算分析结构屈曲的影响。这种处理方式考虑了较多的内容，并结合加筋板承受压力进行考虑，但是没有结合极限强度的截面应力和荷载缩短应力予以分析，存在较多的分布问题，这种方式的计算结果可能导致超出船体的真实极限强度。
        最后，逐步破坏法，逐步破坏法多针对船体的结构和材质特征进行分析，可针对船体结构的瞬间破损和逐步破坏进行分析，可以利用平断面方法来分析逐步破坏增量，利用纤维应力应变分析来判断描述屈服等内容。经实践研究可知，史密斯采用非线性有限元的方式对单元弹性大挠度进行了计算，得到了平均应力应变的关系，这种方式综合考虑的应变环境和内容，应用范围广。
        3.对船舶工程的极限强度和载重分析
        3.1工程极限强度分析
        船舶海洋工程的极限强度有可靠性、随机性和安全性。其中可靠性指的是船舶在海面随机、不稳定的环境情况下保持稳定不变，安全运行。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

因为船舶海洋工程的系统十分复杂，若采用传统的处理方式可能会出现失效问题，因此在处理上时候不能采用枚举法，因为这种方式考虑因素不多，可能导致爆炸性问题，在这个失效模式下，整个结构问题都需要被重新考虑，如在船舶载重变量变异的条件下需要重新搜索系统确定结构。目前很多生产单位采用了先进的计算机分析技术，人工智能检索技术提升了计算分析的有效性和科学性。
        安全性是船舶载体稳定保障的关键，结合近年来的数据来看，船舶工程的结构存在一些运用问题，通过科学的安全评估系统和体系可以了解现有的安全性问题，并结合全方位的分析和研究确定一些客观因素和安全需求，再站在经济性的角度进行科学完整评估。此外，为了保证安全性，整个船体结构要考虑原有的结构并分析传播受损以及海域的具体条件进行分析，再根据实际的数据结果进行分析，避免出现类似问题。
        最后，随机性影响，在传统的船舶结构分析中，随机性问题十分常见，因为船舶的运行存在不可控性，虽然可以将一些随机变量作为预判进行数据不确定分析，但是其依旧存在一些实践运行问题。目前常见的有限元分析方式可以降低随机性的客观影响。如可以采用点估计、一阶二次矩等方式完成有限元计算，通过使用随机边界控制可以精细化分析数据，并在减少计算量问题的时候保证计算精度，并实现数据的综合管理。
        3.2船舶结构的载重分析
        船舶结构的载重分析需要考虑多种因素，技术人员需要参照波浪荷载等内容确定压水压力等对船舶的影响。目前，波浪荷载可以实现船舶结构的优化和整体性分析，通过总体荷载和局部荷载的分析了解海水的影响范围，如海水对船体会造成不均匀的受力影响，波浪荷载的计算要从船舶的结构和运行方向进行分析，而不同的船体在面对不同的波浪时候也有差异性的表现。目前常用的计算方式为分析波浪荷载和波浪诱导因素得出函数，并采用统计法来确定波浪荷载和波浪船舶运动，利用多种方式来获得最终的波浪散布图和海浪图，后期经过推算来预报波浪荷载和船舶运动。这种方式需要结合船舶的实际运动进行分析，考虑波浪载重的极限值。
        3.3钢结构分析
        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，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，保障研究理论的真实性。
        4.结语
        综上所述，在实际的船舶设计中，相关设计人员要考虑多种因素对船舶的运动影响，分析海洋工程和船舶设计的相关性，考虑多种自然环境的随机性，以及船舶运行可靠性、安全性要求，保证海洋工程与船舶的整体构思、极限强度设计都要围绕安全需求展开深入的分析，应用逐步破坏法、有限元、直接计算等方式，解析预报极限强度，实现船体结构强度的整体化升级。
        参考文献：
        [1]杨秀娟，彭天骄.功能对等理论下船舶海洋工程英语长句翻译[J].船舶物资与市场，2021（03）：104-106.
        [2]牟金磊，彭飞，王展智.本科毕业设计多层次团队指导模式的探索与实践[J].高教论坛，2021（03）：74-76+93.
        [3]周宏，王自力，嵇春艳，蒋志勇，尹群，王岳，马晓平.行业特色型高校船舶与海洋工程专业建设的探索与实践——以江苏科技大学为例[J].高教学刊，2021（08）：28-31.
        [4]孙国芳.关于船舶与海洋工程结构极限强度的探讨[J].船舶物资与市场，2021（02）：11-12.
        [5]朱凌，蔡伟，史诗韵，郭开岭，高军营.反复碰撞载荷下船体结构弹塑性动态响应研究进展[J].船舶力学，2021，25（02）：256-262.
        [6]姜晓文.基于海洋工程的装备及高技术船舶发展策略探讨[J].今日财富（中国知识产权），2021（02）：12-13.