船舶骨材開槽孔孔邊應(yīng)力集中機(jī)理及工藝力學(xué)特性研究.pdf

1、我國雖然已經(jīng)成為世界第一造船大國，但在科技水平和核心競爭力方面與造船強(qiáng)國還有不小的差距。這種大而不強(qiáng)的局面，對船舶行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展十分不利。因此，依據(jù)船廠在實(shí)際建造過程中所遇到的實(shí)際問題，開展深入、系統(tǒng)的研究至關(guān)重要。傳統(tǒng)的船舶骨材開槽孔區(qū)域結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)量多，所耗工時較大，需要新工藝的提出及應(yīng)用。與此同時，隨著船舶超大型化的發(fā)展趨勢，骨材開槽孔區(qū)域的結(jié)構(gòu)安全性也越來越受到人們的重視。因此，開展船舶骨材開槽孔孔邊應(yīng)力集中機(jī)理及工藝力學(xué)特性的

2、研究，對于孔型優(yōu)化及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。
　　本文歸納整理了無限大開孔板孔邊應(yīng)力集中問題的理論求解方法，基于直接計算方法對船體結(jié)構(gòu)骨材開槽孔應(yīng)力分布進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計開展了骨材開槽孔局部模型試驗研究，分析了不同加強(qiáng)方案及不同開孔形式在壓縮和彎曲載荷作用下的孔邊應(yīng)力分布情況，并基于數(shù)值仿真軟件 ABAQUS進(jìn)行了相關(guān)仿真分析，討論了不同扶強(qiáng)材設(shè)置方案以及新式開孔形式的安全性以及工藝性，針對橫剖面不同區(qū)域的受力特點(diǎn)，給

3、出了骨材開槽孔布置建議。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）歸納整理了無限大板開圓孔和橢圓孔在單向拉伸、剪切以及彎曲載荷下孔邊應(yīng)力分布的理論計算方法，給出了無限大板非圓孔的求解過程，利用Maple軟件建立了該問題的求解程序，并通過與文獻(xiàn)計算結(jié)果比較驗證本程序的可靠性。
　?。?）以175,000DWT散貨船為研究對象，利用ABAQUS有限元軟件，根據(jù)《CCS鋼制海船入級規(guī)范》以及CCS《散貨船結(jié)構(gòu)直接計算分析指南》確定艙段模

4、型、載荷邊界及典型工況，分析了散貨船艙段結(jié)構(gòu)在典型工況下橫剖面不同位置的骨材開槽孔周圍的應(yīng)力集中情況及分布規(guī)律，以此為基礎(chǔ)，通過改變開孔形式，比較了孔型及加強(qiáng)方式對孔邊應(yīng)力集中的影響情況。
　　（3）開展了針對船體雙層底結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能模型試驗，設(shè)計了有無補(bǔ)板、有無扶強(qiáng)材以及不同孔型的模型結(jié)構(gòu)，分別在壓載荷以及彎曲載荷形式下的孔邊應(yīng)力分布進(jìn)行了測量，研究了不同加強(qiáng)方式以及孔型結(jié)構(gòu)對孔邊應(yīng)力分布的影響；同時驗證、完善了有限元數(shù)值仿真分