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基于响应面-蒙特卡罗法的实体靶船极限强度分析

2021-07-03董龙昌蔡庆港张厚尧李陈峰

舰船科学技术 2021年5期
关键词:有限元设计

丛 滨,董龙昌,蔡庆港,张厚尧,杨 衡,李陈峰,3

(1. 中国人民解放军92941部队,辽宁 葫芦岛 125000;2. 哈尔滨工程大学 船舶工程学院,黑龙江 哈尔滨150001;3. 哈尔滨工程大学 青岛船舶科技有限公司,山东 青岛 266400)

0 引 言

我国部分水面舰船由于服役海区海况条件较好,实际航行时间也低于设计要求,同时加上维护保养得当,舰船平台状态良好,有很大的潜力超期服役[1]。此类超役舰船一部分会被改装为实体靶船,用以部队训练、试验等科研活动。极限强度是舰船结构强度的重要方面,也是实体靶船生命力的重要保障,关系到靶船航行安全及试训活动组织。目前,国军标等相关水面舰艇规范及标准缺少实体靶船极限强度评估的明确方法[2]。

船体的极限承载能力一般指总纵弯曲作用下船体梁的极限弯矩,常用的计算方法有解析法、简化逐步破坏法和非线性有限元法等[3]。其中,非线性有限元法通过建立结构有限元模型,模拟结构的初始缺陷,并考虑材料非线性和几何非线性,计算精度高,被国际船舶与海洋工程结构大会(ISSC)作为极限承载能力预报的衡准方法。如果考虑材料机械性能、结构尺寸和腐蚀等参数的不确定性,极限承载能力为符合一定概率分布的随机变量[4]。响应面法结合蒙特卡罗法随机抽样是一种求解随机变量统计特征值的较好方法,该方法先通过有限元数值计算并采用最小二乘法等方法拟合一个响应面来替代未知的、真实的极限状态方程,再根据随机变量的概率分布运用蒙特卡罗法抽样获得目标变量的概率分布,二者的结合使结构分析的工作量大大减少,克服了传统蒙特卡罗法庞大的有限元计算工作量和传统响应面因为线性化带来误差的缺点[5]。……

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