[发明专利]一种船体梁中挠曲变形板架结构的折减方法

说明书

本发明涉及一种船体梁中挠曲变形板架结构的折减方法，包括以下步骤：步骤一，确定板架结构的挠曲变形函数；步骤二，通过有限元软件计算挠曲变形板架结构轴向受压时的承载能力，确定挠曲变形板架结构的有效断面面积；步骤三，确定挠曲变形板架结构的折减系数；步骤四，根据不同初始挠曲变形下的板架结构的折减系数，拟合出挠曲变形板架结构的折减公式。本发明有效解决了具有初始挠曲变形板架结构的折减方法问题，相比于整个箱型结构而言，板架模型的建立简单方便，计算时间相对较少，同时能有效地反应箱型结构模型中挠曲变形板架结构的折减规律，本发明所提供的方案完整、实用，可结合结构的实际情况进行计算，易于实现。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋结构物剩余强度评估技术领域，具体涉及一种爆炸载荷产生挠曲大变形后船体梁中挠曲变形板架结构的折减方法。

背景技术

随着反舰导弹的发展，半穿甲战斗部的设计原理是依靠弹体的冲击动能，穿透舷侧外板进入船体内部爆炸，充分发挥其破坏威力，对人员设备造成巨大毁伤。大量已有文献通过实验研究并结合数值模拟发现，爆炸载荷下舱室板架结构可能发生局部破损毁伤或局部塑性变形毁伤，其中舰船局部破损毁伤主要表现为破损裂纹或破口，局部塑性变形毁伤主要表现为板架中部发生凸起塑性变形。

针对具有初始裂纹或破口的板架结构，已有大量文献展开研究并提出了不同的计算方法。然而，目前仅有针对矩形板或骨架梁在具有初始挠曲变形时的折减方法，缺少针对船体梁中具有初始挠曲变形的板架结构的折减方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种船体梁中挠曲变形板架结构的折减方法，它能有效评估箱型结构中上甲板板架或下甲板板架结构在具有初始挠曲变形时结构的有效断面面积。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种船体梁中挠曲变形板架结构的折减方法，包括以下步骤：

步骤一，确定挠曲变形板架结构的挠曲变形函数；

步骤二，通过有限元软件计算挠曲变形板架结构轴向受压时的承载能力，确定挠曲变形板架结构的有效断面面积；

步骤三，确定挠曲变形板架结构的折减系数；

步骤四，根据不同初始挠曲变形下的板架结构的折减系数，拟合出挠曲变形板架结构的折减公式。

上述方案中，所述步骤一中挠曲变形板架结构的挠曲变形采用一阶双正弦函数描述：

式中，w₀为变形幅值；L为板架模型的跨长；B为板架模型的宽度；x，y分别为长度方向和宽度方向坐标。

上述方案中，所述步骤二包括以下五步：

第一步，建立挠曲变形板架结构有限元模型，采用PATRAN软件建立挠曲变形板架结构有限元模型，初始挠曲变形通过场函数施加于模型中，场函数的具体形式与步骤一中所确定的初始挠曲变形函数相同，设定初始挠曲变形幅值，施加合理的边界条件及载荷；

第二步，对挠曲变形板架结构有限元模型进行求解，采用NASTRAN软件中的弧长法对挠曲变形板架结构有限元模型进行求解，提取结构的轴向压力及对应的轴向位移，并绘制纵向名义应力—轴向位移曲线，轴向位移为刚性多点约束单元中右端释放了水平自由度的刚性独立节点的水平位移，纵向名义应力为挠曲变形板架结构的轴向压力与结构横截面积之比：

σ_n＝F/A₀ (2)

式中，σ_n为纵向名义应力，F为结构的轴向压力，A₀为无初始挠曲变形板架结构的横截面积；