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船舶碰撞过程中带板梁结构剪切破坏机理初探

2011-06-02姚熊亮

振动与冲击 2011年8期
关键词:变形分析研究

郭 君,朱 枫,崔 杰,姚熊亮

(1.哈尔滨工程大学 船舶工程学院,哈尔滨 150001;2.State Marine Technical University of St.Petersburg,3,Lotsmanskaya Str.,St.Petersburg,190008 Russia;3.中国船舶科学研究中心,江苏 无锡 214082)

近年,船舶碰撞事故频发,所造成的灾害也日益引起人们对船舶安全的重视,美国和欧洲都出台了相应的法律和规划,敦促大型油轮的双壳化[1]。而在学术界,船舶碰撞研究近年来也逐渐成为研究热点,专门的船舶碰撞与搁浅国际会议(ICCGS)也将在赫尔辛基迎来第5届。

若以研究对象划分,可将现有成果划分为如下几类:整船研究,比如附连水质量研究,碰撞外部动力学研究[2];半整船研究,这是指以碰撞区为主要研究对象,远离碰撞区的结构使用某种简化方法代替,这类研究多见于仿真数值领域[3,4];舱段研究,多用于检验、设计和优化目标舱段的耐撞能力[5];板架研究,实验与仿真均比较适合[6];梁研究,几乎是最基础的结构单元,较适合机理研究[7]。本文的研究对象为舷侧纵桁或强肋骨与外板形成的具有高腹板的带板梁,此类结构变形时剪切变形占优,本文对其极限载荷计算、破坏过程中应力分布及其变化过程、吸能成分作了探讨。

1 研究对象

本文的研究对象为长1.2 m的两端刚性固定的带板梁结构,理论计算所用的载荷为跨中对称分布的均布载荷,梁的横截面左右对称。(见图1)。

中和轴与带板中面的距离为z0=9.39 cm,截面惯性矩I=2.12 ×104cm4,翼缘抗弯模量WCP=8.52 ×102cm3,带板的抗弯模量WPP=2.25×103cm3横截面面积ωc=44.5 cm2,翼缘发生屈服时的截面最大弹性弯矩Me=σT·WCP=272.8×103Nm。

带板梁材料特性:弹性模量E=200 GPa,屈服极限σT=320 MPa。

图1 带板……

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