端木玉，陈建平*，易燕，宋博

1 广州航海学院 船舶与海洋工程学院， 广东 广州 510725

2 广州航海学院 港口与航运管理学院，广东 广州 510725

0 引 言

在船舶结构设计中，为减轻结构自身重量，便于设备、管线和人员通行，在结构强度允许的前提下，会使用大量开孔梁和开孔板结构。在进行船舶修理时，如需拆换船舶内部设备，在大型设备需要出入舱的过程中，有时也需要在结构上开设大开口。这些孔洞的存在，会削弱结构自身强度，造成局部的应力集中甚至是结构失稳。因此，有必要对开孔结构重新进行强度校核。

船舶结构上的孔洞除会削弱结构强度外，还容易产生局部屈曲效应。如在高剪切应力作用下，大部分开有不规则孔洞的板和梁（如腹板和面板）会因孔洞的原因而受到较高的集中载荷，可能会产生Web-Post 屈曲、Vierendeel Bending 和破坏[1-2]，从而导致明显不同的结构载荷响应和屈曲破坏力[3-5]。对船舶开孔结构的校核，各大船级社都有相关规定。针对这些开孔板和开孔梁的设计及评估方法依旧局限于BS5950：Part 1[6]和Eurocode 3[7]，这些规则与标准考虑到工程安全，大部分是通过逐步校核梁、板的稳性及横截面临界能力来进行评判的，方法通常偏于保守。针对具有一定几何形状（包括布局和尺寸范围）的有限域的问题，很大程度上是基于简化的分析方法[2,8-9]，而这些模型计算强度一般较大，在实践中较难推广。

在船舶结构分析的传统方法中，有限元法是最常用也是最为有效的计算方法，其在处理船舶结构变形、应力和疲劳分析等方面都有着成熟和广泛的应用[10-12]，但在分析船舶结构场量（如位移场和应力场等）剧烈变化的高梯度区域时，会出现计算精度降低甚至计算中断等现象。……