船舶和海洋工程结构的极限强度分析

一艘船的整体结构状态是一个非常复杂的过程。以下是我收集的船舶与海洋工程结构极限强度分析论文，希望对你有所帮助！

摘要:当船舶受到外部冲击载荷时，船舶整体结构会发生变形。当这种变形达到最大极限状态时，此时的极限状态称为极限弯矩。极限强度是整个船架承受一切阻力的最强能力。本文对船舶结构的极限强度进行了分析。提出了有限元分析方法对其进行强度和极限分析。

关键词:极限强度，船舶，结构，船舶与海洋工程

随着科学技术的不断进步，船舶结构和船舶使用的材料都有了很大的进步。船体的整体结构和材料已成为社会研究的主要对象。随着计算机技术的成熟，船体的整体结构和承载能力。通过软件仿真可以快速准确地计算出屈服力。

1.介绍

船体的整体结构和承载能力是保证船舶安全的重要保证，关系到船舶能否安全航行和安全返航。随着先进设计技术的进步，与计算机相关的设计软件已经出现。设计整体结构，并对船体整体结构进行模拟和测试。船体结构和总强度的分析是一个复杂的非线性过程，必须合理划分，采用好的分析方法才能得到准确的数值。新材料的不断出现使得船体材料的消耗更加经济合理，船体结构的屈服强度也越来越理想。

在分析全船结构的变形和极限强度时，我们研究的问题大多是线性弱变形问题。在弱集成结构中，位移和应变可以线性化，相当于一种比例关系。但是在实际中，不规则物体的应力应变并不是线性的，比如悬臂梁的弯曲，U形梁的变形。

2.整体结构状态

一艘船的整体结构状态是一个非常复杂的过程。整体结构的坍塌是过去几年非常普遍的现象。就是对船体结构的影响超过了材料本身的极限。此时，支撑梁不能支撑船体的整体结构。上述情况并不奇怪，类似的情况也经常发生在飞机和潜艇的外体上。目前，与国外发达国家相比，我国船体分析技术的研究还处于起步阶段。离先进水平还有很大差距。为了进一步研究和分析，我国投入资金和人力，在实际工程中建立了较为完善的船体分析体系，包括原动机速度控制系统、同步船体结构系统和船舶控制系统管理相关技术的研究。对在各种恶劣条件下易于控制船体结构的一系列关键技术进行了试验研究，并进行了可行性分析。船舶扮演着非常重要的角色，尤其是在船体划分方面。屈服强度分析表明，船舶安全是舰船的生命线。动力和结构形成一个完整的船舶系统，是船体结构极限强度分析的发展。指明了方向。

3.极限强度分析法

如何分析船舶结构的极限强度是一个复杂而有意义的过程。没有精确的分析方法来分析这种复杂的船体结构。在分析极限强度时，我们通常把复杂的问题简单化，把线性和非线性方法结合起来，把有限元和边界元分析结合起来。

3.1渐进失效分析方法

上世纪末，美国物理学家基于轴向压缩载荷作用下悬臂梁和加筋板结构失效的研究成果，提出了渐进失效分析方法。船体结构的损伤不是一个快速变化的过程，而是一个循序渐进的过程。同时也不会一下子超过屈服极限，会随着应力的增大而逐渐增大。在失效分析中，首先建立了屈服应力与位移的曲线关系。

3.2非线性分析方法

线性分析方法必须是。采用模块化分析进行船体分析时，必须充分考虑如何分段，然后分段进行非线性分析。在本项目中，一个节段的结构是不同的，针对不同的结构进行线性化分析和非线性分析。每个片段包含一个骨架间距内的所有主要成分，通过选择或使用最大倒塌概率的原则，对分割后的骨架进行综合分析和模拟。这种分析方法需要为每个细分市场建立一个模型，然后分析一个模型。船体结构不同的抗弯和屈服能力导致不同的分析结果。

3.3有限元分析方法

有限元分析法是一种简单的结构分析方法，可以将复杂的问题简单化，对整个结构的节点和网格进行分析。在有限元分析中，通常将船体结构划分成网格，然后在网格上施加约束，在均匀网格上施加变量。刺激并观察整个结构的反应。该方法可以模拟船体的边界条件和整体约束。有限元分析方法的综合考虑。船体的形状和材料不同，我们可以通过不同载荷的约束来分析结构极限(包括最大应力和最大屈服极限)。近年来，有限元分析方法应用于船舶整体分析和局部结构分析的案例很多。这种分析方法有两个缺点。一个是。不能很好的模拟真实环境，不能考虑周围环境对整体结构变形的影响。其次，对于结构复杂的构件，有限元分析方法对于复杂结构并不实用，设置相关算法在有效时间内完成任务的时间太长。这种分析方法的优点如下:

(1)船体的建模方法直观明了。在分析结构时，我们可以使用线性划分和非线性划分网格。所有动态结构的模型和仿真都可以通过相关软件进行完整的分析。利用有限元分析模块的可视化建模窗口，可以快速建立动态结构的框图和模型，并进行仿真。用户需要从组件库中选择合适的模块(对应的子模块程序模块)，然后改变所需的形式，拖放到新的建模窗口中，用鼠标点击或画线连接，就可以构建出印象非常深刻的结构模型。他的标准库有150多个模块，可以用来构建和模拟各种动态结构。模块包。包括输入信号源子模块、动态分量子模块、代数函数和非线性函数子模块、数据显示子模块等。模块可以设置为触发端口和使能端口，用于模拟大型模型结构中具有条件效果的子模型的行为。

(2)可以建立动态结构模型。可移动结构的模型可以被修改和模拟。有限元分析还可以作为图形化和数字化的仿真工具，研究和制定动态结构模型的建立和运行变化规律。

(3)添加和定制模块组件和用户代码。用户可以修改现有模块的图标，并且可以重置对话框。用户可以直接将自己的C代码、FORTRAN代码、Ada代码植入到模型中。另外模块库和库函数都是。它是可定制的，并且可以扩展以适应用户定义的结构链接模块。。

(4)船舶结构模型的快速准确设计。他拥有优秀的积分和微分算法，给非线性结构模拟带来了极大的便利，计算精度也相对较高。可选择高级常微分方程求解器和偏微分方程求解器，也可用于求解机械刚性和非刚性结构，也可用于求解具有事件触发的逻辑结构、具有不连续状态变量的结构和具有代数环和参数环的结构。软件的求解器可以保证连续结构或离散结构的高速精确模拟。

(5)复杂结构可以分层次表达。根据个人需要，可以通过各种模块组织几个子结构。从上到下(从构件到结构)或从下到上(从每个细节到整个结构)构建整个结构模型。这种层次化的建模能力，可以让代码丰富、体量巨大、结构非常复杂的模型轻松搭建。结构子模型和子模块的层次数量完全取决于构建的结构，软件本身不会局限于构建的模型。有限元方法也提供模型和子模型。模块结构浏览功能。这对于大型复杂结构的操作更为方便。

(6)交互式仿真分析。软件显示的示波器可以以图形和动画的形式显示，数据也可以以动作的形式显示。可以在假设分析操作期间调整参数模型，并且可以在模拟操作期间监控模拟结果。它可以帮助用户快速评估不同的算法和优化参数。

由于所有的有限元模块都集成到有限元中，有限元模块下的所有计算结果都可以完整地保存在有限元软工作空间中，因此可以使用有限元的很多分析、可视化和工具箱工具来操纵数据。

4.舰船的军事发展。

军事应用:90年代，以美国为首的各国海军大力发展海军舰艇性能优化，整体结构和性能得到优化。1993年，提出了水面舰艇先进机械项目计划(ASMP先进海洋表面计划)。

美国的目的是建立最先进的舰船推进系统，可以实现远程作战和高抗冲击力。美国海军采用先进的智能设备，以及电气控制和机械控制系统。满足规定性能的同时，加大极限强度分析的投入，大幅减少军用舰船其他方面的投入。随着ASMP计划的深入研究，电力集成和模块化方法被用于研究船舶电力的产生、输送、转换和分配。使用* * *享受推进装置和海军日常使用的电源。美国海军非常重视电力在舰船上的应用，舰船是由各种武器装备传输、发电和配电系统组成的综合电力系统。

我们海军在这方面并不逊色，国内有先进的设计理论和分析方法。对船舶的承载能力和冲击能力进行了实验分析。

总结

本文介绍并比较了三种不同的船舶结构极限分析方法。最后得出结论，有限元分析方法耗时较长，但可以对船舶结构极限进行很高的分析和模拟。

参考

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