船体梁极限强度符号外文翻译资料

附录1 船体梁极限强度

符号

在本附录中没有定义的符号，参考本章开始的表。

R_eH：材料的最小上屈服应力，单位N/mm²

I_Y：船体横断面部分随其水平中性轴的惯性矩，单位m⁴，根据第一节，[2.4]进行计算

Z_AB,Z_AD：船底和甲板的剖面模数在第1节[2.3.2]分别被定义，单位为cm³

s：普通加强板间距，单位m

l:支承构件间测量的普通加强板跨度，单位m（见第4章，第3节图2到第4章，第3节图5）

h_w：普通加强板的腹板高度，单位mm

t_w：普通加强板的腹板有效厚度，单位mm

bf：普通加强板面板宽度，单位mm

tf：普通加强板面板有效厚度，单位mm

A_s：普通加强板的有效截面积，单位cm²

t_p：普通加强板附加板的有效厚度，单位mm

1 船体梁极限强度检测

1.1 介绍

1.1.1 第3节[2]定义了计算船体梁横截面舯拱状态承载能力M_UH和舯垂状态极限承载能力M_US的标准。

按照第3节[2]的说明，极限承载能力被定义为承载能力M曲线随考虑的横截面的曲率chi;的最大值（见图1）。

1.1.2 该附录提供获得M-chi;曲线的准则。

1.2 计算M-chi;曲线的准则

1.2.1 步骤

M-chi;曲线通过增量迭代法获得，总结为图2的流程图。

图1：承载能力M随曲率chi;变化曲线

渐进过程的每一步都是由作用于船体横剖面的弯矩M_i随应用的曲率chi;_i的影响的计算进行。

对每一步而言，chi;_i的值都通过相关的上一步的chi;_i-1的值增加一个曲率增量△chi;。该曲率增量相当于船体梁横截面绕其水平中性轴的旋转角的一个增量。

图2 M-chi;曲线评价过程流程图

累加每个结构单元应力的贡献进行弯矩M_i与相应曲率chi;_i的计算

M-chi;曲线

检查中性轴位置

N_i=N_i-1lt;delta;₂

是

否

N_i-1=N_i

delta;₁delta;₂为零值附近规定公差

开始

第一步chi;_i-1=0

中性轴位置N_i-1计算

曲率增量chi;_i=chi;_i-1 △chi;

对中性轴位置N_i-1而言，计算每个结构单元由曲率chi;_i引起的应变ε

对每个结构单元，计算与应变ε相关的应力sigma;

新中性轴N_i位置计算，进行应力合力F的平衡

sigma;-ε曲线

否

F-delta;₁

是

是

Chi;gt;chi;_F

结束

Chi;_{i 1}=chi;_i

否

如果某个船体结构单元值依赖于单元的位置，那么这个旋转增量会在每个这样的船体结构单元引起轴向应变ε。在舯拱状态下，中性轴上方的结构单元被拉伸，而中性轴下方的单元被压缩。在舯垂状态下反之亦然。

在每个结构单元中由应变ε引起的应力sigma;可从考虑了单元非线性弹塑性域的载荷-端缩曲线即sigma;-ε曲线获得。

当应力应变关系为非线性时，对于每一步中组成船体横剖面的所有单元引起的应力分布会决定中性轴的位置的变化。与考虑的那一步相关的中性轴的新位置可以由迭代过程中作用在船体单元中的应力平衡得到。

一旦中性轴位置和剖面结构单元相关的应力分布已知，对应于涉及到这一步中应用的曲率chi;_i绕新中性轴的剖面弯矩M_i就可以通过累加每个单元应力产生的贡献来得到。

1.2.2 假设

在[1.2.1]中描述的应用过程中，一般做如下假设：

• 在两邻近加强环的船体横截面中的极限强度要被计算。
• 船体梁横截面在每个曲率增量中保持平面。
• 船体材料有弹塑性。
• 船体梁横截面可被划分为一系列可独立作用的单元。这些单元是：

— 横骨架式电镀板及带有[1.3.1]中描述的连接板的普通加强板

— 具有[1.3.2]中描述的结构性能的由电镀的坚硬角落

• 根据迭代过程，在每个曲率值chi;_i下作用于横断面的弯矩M_i由作用在每个单元上的应力贡献累加获得。从单元的非线性的载荷-端缩曲线即sigma;-ε曲线获得的对应于单元应变ε的应力sigma;用于每个曲率的增量。

这些曲线用[1.3]中指定的公式计算得到单元的破坏机理。应力sigma;选择从每个涉及的载荷-端缩的sigma;-ε曲线获得的值中的最小值。

• 每步都会重复该过程，直到应用的曲率的值达到值chi;_F，单位m^-1，在舯拱和舯垂状态下，其值按下列公式计算：

chi;_F=plusmn;0.003M_Y/EI_Y

其中：M_Y：是M_Y1和M_Y2中的较小值，单位kN·m，M_Y1=10^-3R_eHZ_AB，M_Y2=10^-3R_eHZ_AD

若chi;_F的值不够用于求M-chi;曲线的峰值，则重复过程直到这个应用的曲率值允许进行曲线极限承载能力计算。

1.3 载荷-端缩的sigma;-ε曲线

1.3.1 电镀板和普通加强板

组成船体梁横截面的电镀板和普通加强板可能会按照表1中叙述的破坏方式之一产生破坏。

1.3.2 坚硬角落

坚硬角落是组成船体梁横截面更坚固的单元，其主要按照弹塑性失效模式产生破坏。根据[1.3.3]相应的载荷-端缩曲线被获得用来拉伸和压缩坚硬角落。

表1：电镀板和普通加强板的破坏方式

单元	破坏方式	sigma;-ε曲线的定义位置
拉伸的横骨架式电镀板和普通加强板	弹塑性破坏	[1.3.3]
压缩的普通加强板	梁柱失稳 扭转屈曲 折边剖面腹板局部失稳 扁钢腹板局部失稳	[1.3.4] [1.3.5] [1.3.6] [1.3.7]
压缩的横骨架式电镀板	板屈曲	[1.3.8]

1.3.3 弹塑性破坏

用于组成船体梁横截面结构单元的弹塑性破坏的描述载荷-端缩曲线的方程可由下列对正反（压缩拉伸）应变（见图3）均适用的公式计算：

sigma;=Phi;R_eH

其中：

Phi;：边缘函数：Phi;=-1（εlt;-1）；Phi;=ε（-1lt;εlt;1）；Phi;=1（εgt;1）

ε：相对应变：ε=ε_E/ε_Y

ε_E：单元应变

ε_Y：单元中产生屈服应力的应变：ε_Y=R_eH/E

图3：弹塑性破坏的载荷-端缩曲线

1.3.4 梁柱失稳

用于描述组成船体梁横截面的普通加强板的梁柱失稳的载荷-端缩sigma;_CR1-ε曲线的方程由下列公式计算获得（见图4）：

sigma;_CR1=Phi;sigma;_C1*(A_s 10b_Et_P)/(A_s 10st_P)

其中：

Phi;：[1.3.3]中定义的边缘函数

sigma;_C1：临界应力，单位N/mm²：

sigma;_C1=sigma;_E1/ε (sigma;_E1le;R_eHε/2)

sigma;_C1=R_eH(1-Phi;R_eHε/4sigma;_E1) (sigma;_E1＞R_eHε/2)

ε：[1.3.3]中定义的相对应变

sigma;_E1：欧拉屈曲应力列，单位N/mm²：

sigma;_E1=pi;²EI_E*10⁴/A_El²

I_E：具有宽度b_E1的连接船壳板的普通加强板的净惯性矩，单位cm⁴

b_E1：连接船壳板的宽度，单位m：

b_E1=s/beta;_E (beta;_E＞1.0)

b_E1=s (beta;_Ele;1.0)

beta;_E=10³s(R_eHε/E)^1/2/t_P

A_E：具有宽度b_E的连接船壳板的普通加强板的有效截面面积，单位cm²

b_E：连接船壳板的宽度，单位m：

b_E=（2.25/beta;_E-1.25/beta;_E²)s (beta;_E＞1.25)

b_E=s (beta;_Ele;1.25)

图4：梁柱屈曲载荷-端缩sigma;_CR1-ε曲线

1.3.5 扭转屈曲

用于描述组成船体梁横截面的普通加强板的侧向-弯曲失稳的载荷-端缩sigma;_CR2-ε曲线的方程根据下列公式计算获得（见图5）：

sigma;_CR2=Phi;*（A_ssigma;_C2 10st_Psigma;_CP）/（A_s 10st_P）

其中：

Phi;：[1.3.3]中定义的边缘函数

sigma;_C2：临界应力，单位N/mm²：

sigma;_E2：第7章，第2节，[4.3.3]中定义的欧拉扭转屈曲应力，单位N/mm²

ε：[1.3.3]中定义的相对应力

sigma;_CP：连接板的屈曲应力，单位N/mm²：

sigma;_CP=（2.25/beta;_E-1.25/beta;_E²)R_eH (beta;_E＞1.25)

sigma;_CP=R_eH (beta;_Ele;1.25)

beta;_E：[1.3.4]中定义的系数。

图5：侧向-弯曲失稳的载荷-端缩sigma;_CR2-ε曲线

1.3.6 折边普通加强板的腹板局部屈曲

用于描述组成船体梁横截面的折边的普通加强板的腹板局部屈曲的载荷-端缩sigma;_CR3-ε曲线的方程根据下列公式计算获得：

sigma;_CR3=Phi;R_eH*（10³b_Et_P h_WEt_W b_Ft_F)/(10³st_P h_Wt_{W 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料}

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