周昕達(dá) 羅京

摘 要：在我國(guó)海洋事業(yè)持續(xù)進(jìn)行發(fā)展的同時(shí)，船舶數(shù)量在不斷的增加，與之相互對(duì)應(yīng)的同時(shí)，船舶擱淺這種事故的數(shù)量也是頻發(fā)增長(zhǎng)，在遇到這種施工的時(shí)候，船舶自身的強(qiáng)度會(huì)受到影的影響，對(duì)于船舶日后的使用也是十分不利的，目前我國(guó)對(duì)于船舶海洋工程的極限強(qiáng)度開展的研究力度并不足，導(dǎo)致船舶海洋工程發(fā)展受到了一定的限制，因此需要人們進(jìn)一步的分析研究，促進(jìn)我國(guó)船舶海洋事業(yè)持續(xù)的前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：船舶;海洋工程;結(jié)構(gòu);極限強(qiáng)度;分析

對(duì)于船舶海洋工程而言，其極限的強(qiáng)度計(jì)算是需要對(duì)很多因素進(jìn)行充分的考慮，不是簡(jiǎn)單的對(duì)材質(zhì)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算就可以，在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，一般情況下是需要采取建模的方式，根據(jù)其模擬以及有限元的方式計(jì)算出船體的實(shí)際結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是這種方式也是存在一定的弊端，實(shí)際的使用中要和其他的技術(shù)進(jìn)行配合。所以在本文中，主要是分析船舶海洋工程的結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度計(jì)算，在此基礎(chǔ)上提出下文內(nèi)容。

1 極限強(qiáng)度計(jì)算分析

對(duì)于船舶海洋工程來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)是否合理必須要對(duì)眾多因素進(jìn)行考慮，是一個(gè)比較復(fù)雜的分析和計(jì)算過(guò)程，在對(duì)其進(jìn)行分析和計(jì)算的時(shí)候，多數(shù)情況下是采用有限元對(duì)船舶模型進(jìn)行測(cè)量，在得出模型運(yùn)行中的塑性變形和構(gòu)件屈曲數(shù)據(jù)，從而對(duì)其船舶模型的精準(zhǔn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。雖然是這種方法可用，但是成本也是相對(duì)比較高和工作量大，因此沒(méi)有得到廣泛的推廣。但是逐步破壞的方法是現(xiàn)如今較為常用的方法，這種方法的計(jì)算運(yùn)算量較少，在極限強(qiáng)度計(jì)算中也是可以保證準(zhǔn)確。

2 極限強(qiáng)度的分析方法

2.1 逐步破壞的方法

對(duì)于這種方法來(lái)說(shuō)，主要是采用船舶結(jié)構(gòu)的材質(zhì)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)破壞時(shí)候的原理，大家都知道，船舶的結(jié)構(gòu)在使用中并不是瞬間進(jìn)行損壞的，然而是從小問(wèn)題到大問(wèn)題進(jìn)行逐步損壞的過(guò)程，因此通過(guò)合理的利用平斷面假設(shè)正逐步破壞增量曲線的方法，可以直接的得出纖維應(yīng)力的變化關(guān)系，將其合理的應(yīng)用到描述屈服中，此外史密斯采用了非線性的有限元對(duì)其單元彈性大繞組撓度進(jìn)行分析，從而獲得了單元的平均應(yīng)變關(guān)系，這種方法是否準(zhǔn)確是根據(jù)應(yīng)力的應(yīng)變關(guān)系所進(jìn)行決定的。

2.2 有限元的方法

對(duì)于限元來(lái)說(shuō)，主要是一種應(yīng)用效果相對(duì)較為顯著的方法，這種方法不管是對(duì)于那一種的結(jié)構(gòu)和加載類型都是可以進(jìn)行應(yīng)用，采用正交各向異性板單元以及梁?jiǎn)卧瓤梢宰诘贸隽藙?dòng)態(tài)或者是靜態(tài)荷載條件下的結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度，這種方法也是可以直接的響應(yīng)和分析單元的結(jié)構(gòu)，將其船體的剪力以及彎曲等納入到其中。庫(kù)特通過(guò)采用這種方法機(jī)損除了超過(guò)四條船的極限強(qiáng)度，同時(shí)也是對(duì)每一條船的有限元模型荷載情況做出了響應(yīng)的家計(jì)算，最終所得到的結(jié)果也是充分的考慮了屈曲以及塑性效應(yīng)等。

2.3直接計(jì)算的方法

由于考德威爾通過(guò)對(duì)船舶的泡面全塑性彎曲進(jìn)行分析，對(duì)其船體的總縱極限強(qiáng)度做出了響應(yīng)的估算，同時(shí)也是解釋了屈曲的影響，但并沒(méi)有將其加筋板所承受的壓力考慮到其中，因此對(duì)于這種方法來(lái)說(shuō)，最終將會(huì)超過(guò)船體的真實(shí)極限強(qiáng)度。

3 工程的極限強(qiáng)度分析

3.1 可靠性分析

由于船舶海洋工程自身便是存在著多變性以及復(fù)雜性的特點(diǎn)，所以為了能夠保證船舶在海平面上得到穩(wěn)定的運(yùn)行，必須要對(duì)船舶結(jié)構(gòu)之中的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行分析，因?yàn)榇昂Ｑ蠊こ淌潜容^復(fù)雜的，存在著較多的失效模式以及失效的途徑，因此采取簡(jiǎn)單的枚舉法搜索只會(huì)出現(xiàn)更大的問(wèn)題，甚至是可能會(huì)出現(xiàn)爆炸等問(wèn)題。在此之外失效模式之下的結(jié)構(gòu)問(wèn)題是需要可靠以及真實(shí)的數(shù)據(jù)，一般情況下在船舶載重量不變的時(shí)候，是需要應(yīng)用搜索的系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，但是最近幾年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用計(jì)算機(jī)的技術(shù)對(duì)應(yīng)用搜索系統(tǒng)進(jìn)行代替，人工智能技術(shù)在搜索引擎中應(yīng)用，也是全面的提高了計(jì)算的效率和分析時(shí)候的可靠性。

3.2 安全性分析

對(duì)于船舶載體來(lái)說(shuō)，并不是統(tǒng)一的，是具有著多邊性特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)最近幾年來(lái)的數(shù)據(jù)情況結(jié)合分析得出，船舶工程和多年前的結(jié)構(gòu)是具有著突出性的變化，一些研究人員根據(jù)結(jié)構(gòu)的余度開展相關(guān)的分析，對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性和安全性進(jìn)行測(cè)評(píng)，通過(guò)進(jìn)行全方位的分析得出了不確定性因素，并且站在經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度上作出了相應(yīng)的評(píng)估。在此之外船舶結(jié)構(gòu)分析也是需要對(duì)船舶的原來(lái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，從而可以得出船舶的受損情況以及海域的條件，在根據(jù)前面所得到的數(shù)據(jù)綜合的分析考慮，避免出現(xiàn)故障問(wèn)題。

3.3 隨機(jī)性分析

以往針對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)的分析多數(shù)情況下都是采用概率對(duì)平均值進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于這種方式來(lái)說(shuō)，沒(méi)有辦法將其全部的將所有的變量都融入到其最終，在數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中存在一定的不確定性問(wèn)題，目前比較常用的計(jì)算方法主要是有限元，這種方法對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)分析具有著良好的效果，其中包括了點(diǎn)估計(jì)以及響應(yīng)面等，限元的方法將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏大，這種情況對(duì)于最終結(jié)果存在一定的應(yīng)先，為了對(duì)這種情況解決可以采用隨機(jī)邊界，可以對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化分析，減少計(jì)算量的基礎(chǔ)上保證計(jì)算的準(zhǔn)確度。

通過(guò)上述分析來(lái)說(shuō)，對(duì)于船舶的設(shè)計(jì)工作，安全是首先要進(jìn)行考慮的問(wèn)題，在海洋工程和船舶的整體構(gòu)思以及極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須要通過(guò)圍繞著安全的需求作出深入的分析，通過(guò)合理的應(yīng)用逐步破壞方法和有限元方法以及直接計(jì)算等方式，只有這樣才能在一定程度上更好的實(shí)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度升級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張季.關(guān)于船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的探討[J].中國(guó)高新區(qū)，2018，99（04）：198-199.