輕量化設計是現代船舶設計的趨勢。鋁合金由于具有較高的比強度,是船舶結構輕量化設計的一種理想化材料。但是目前國內外對船體鋁合金結構強度方面的研究還很匱乏,導致鋁合金的應用比較少。加筋板作為船體結構中的重要組成部分,對加筋板結構進行強度研究具有重要意義。為了掌握鋁合金加筋板結構的屈曲和疲勞強度性能,本文通過對加筋板開展有限元分析和試驗研究,獲得了以不同扶強材形式支撐的縱骨貫穿艙壁的加筋板結構的屈曲強度和疲勞強度性能,并在此基礎上,在滿足剛度和強度的前提下,對某鋼質船舶上層建筑進行鋁合金替代設計,然后分別對其開展屈服、屈曲和疲勞強度研究。本文的主要研究內容如下:1)應用非線性有限元方法開展了鋁合金加筋板在網格尺寸、模型范圍、焊接熱影響區(qū)域、初始幾何缺陷和殘余應力等因素影響下的屈曲性能敏感性分析,形成了一套鋁合金加筋板結構的屈曲性能有限元分析方法;2)開展了鋁合金加筋板屈曲性能試驗研究,分別得到了以單側扶強材支撐和雙側扶強材支撐的縱骨貫穿艙壁加筋板結構的極限承載能力,并且通過試驗結果與上述有限元計算結果對比,驗證了非線性有限元分析方法的準確性;3)開展了兩種典型焊縫節(jié)點形式的標準件以及三種不同扶強材結構形式支撐的縱骨貫穿艙壁加筋板結構的疲勞試驗研究,使用概率統(tǒng)計的方法對試驗數據進行處理,獲得了相應結構節(jié)點的S-N曲線;4)對某鋼質船舶上層建筑在滿足其剛度和強度的前提下進行了鋁合金替代設計,并基于非線性有限元法,分別對原鋼質上層建筑和替代設計后的鋁合金上層建筑開展屈服、屈曲和疲勞強度研究。對滿足屈服、屈曲和疲勞強度前提下的鋁合金上層建筑與原鋼質上層建筑進行重量對比分析。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：U661.4
【部分圖文】：

邐Ｌ邐＝0邋Ｌ／２逡逑圖２．３邋１／２＋１＋１／２跨計算模型逡逑船體工作過程中主要受到縱向壓力，沿骨材長度方向設定為自由支持的條件即可。逡逑在對加筋板結構進行強度分析時，為了更加合理的模擬橫向方向上所承載的約束條件，逡逑通常將計算模型選定為１／２＋１邋＋邋１／２跨計算模型，長度與兩跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模擬逡逑根據以往的研究表明，非線性有限元方法在計算板架結構的屈曲性能時，板架結構逡逑的初始缺陷對其有很大影響

逡逑圖２．２某船用鋁合金應力——應變曲線逡逑２．２．４邊界條件及載荷模式逡逑船體建造過程中，加筋板需要對部分的支撐結構進行加強，比如橫梁以及扶強材等，逡逑所以在通過有限元計算軟件進行強度分析時如何合理的設定計算模型的邊界條件就成逡逑為大家比較關注的課題。逡逑通常在應用解析法進行分析時，存在一種簡化的理論計算方法，該方法將加筋板的逡逑邊界條件設定為兩邊簡支。但是在有限元計算過程中，通�？梢栽O定更加貼近更加合理逡逑的邊界條件，而且不單單只把單跨模型設定為研究對象。逡逑邐邐＋邋邐吞－千邐Ｓ邐ｆ邋．｜．千邋＂ｆｔ邋—邋Ｔ邋一開Ｈ．Ｔ－ｆ邋……逡逑ｆ邋Ou………ｆ邐ｆ－ｔｔｆｆ邐邐千邐…苷…乎并－－－－－并－－－－－ｆ－ｆ寄：：：：卞：：逡逑Ｌ／２邐Ｌ邐＝0邋Ｌ／２逡逑圖２．３邋１／２＋１＋１／２跨計算模型逡逑船體工作過程中主要受到縱向壓力，沿骨材長度方向設定為自由支持的條件即可。逡逑在對加筋板結構進行強度分析時，為了更加合理的模擬橫向方向上所承載的約束條件，逡逑通常將計算模型選定為１／２＋１邋＋邋１／２跨計算模型，長度與兩跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模擬逡逑根據以往的研究表明

逡逑圖２．２某船用鋁合金應力——應變曲線逡逑２．２．４邊界條件及載荷模式逡逑船體建造過程中，加筋板需要對部分的支撐結構進行加強，比如橫梁以及扶強材等，逡逑所以在通過有限元計算軟件進行強度分析時如何合理的設定計算模型的邊界條件就成逡逑為大家比較關注的課題。逡逑通常在應用解析法進行分析時，存在一種簡化的理論計算方法，該方法將加筋板的逡逑邊界條件設定為兩邊簡支。但是在有限元計算過程中，通�？梢栽O定更加貼近更加合理逡逑的邊界條件，而且不單單只把單跨模型設定為研究對象。逡逑邐邐＋邋邐吞－千邐Ｓ邐ｆ邋．｜．千邋＂ｆｔ邋—邋Ｔ邋一開Ｈ．Ｔ－ｆ邋……逡逑ｆ邋Ou………ｆ邐ｆ－ｔｔｆｆ邐邐千邐…苷…乎并－－－－－并－－－－－ｆ－ｆ寄：：：：卞：：逡逑Ｌ／２邐Ｌ邐＝0邋Ｌ／２逡逑圖２．３邋１／２＋１＋１／２跨計算模型逡逑船體工作過程中主要受到縱向壓力，沿骨材長度方向設定為自由支持的條件即可。逡逑在對加筋板結構進行強度分析時，為了更加合理的模擬橫向方向上所承載的約束條件，逡逑通常將計算模型選定為１／２＋１邋＋邋１／２跨計算模型，長度與兩跨模型保持相等。逡逑２．２．５初始缺陷的模擬逡逑根據以往的研究表明

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本文編號：2827542