豪華郵輪極限強(qiáng)度計(jì)算的簡(jiǎn)化增量迭代方法

(浙江工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，浙江 杭州 310023)

我國(guó)“十三五”發(fā)展規(guī)劃提出要大力發(fā)展豪華郵輪產(chǎn)業(yè)，在郵輪設(shè)計(jì)、建造的核心技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)重大突破。與傳統(tǒng)船型相比，豪華郵輪上層建筑體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且側(cè)壁大面積開(kāi)口導(dǎo)致剪切剛度較小，剪切變形會(huì)比較大，從而削弱了上層建筑在總縱彎曲過(guò)程中的作用，降低了船體梁的極限強(qiáng)度。“泰坦尼克”號(hào)的斷裂沉沒(méi)是郵輪極限強(qiáng)度不足的典型案例。雖然對(duì)整船的非線性有限元計(jì)算能夠得出豪華郵輪船體梁的極限強(qiáng)度，但是需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，因此，開(kāi)展對(duì)豪華郵輪極限強(qiáng)度簡(jiǎn)化計(jì)算方法的研究很有必要。

在船舶極限強(qiáng)度的理論計(jì)算方法中，Smith法[1]應(yīng)用最為廣泛，該方法假定船體梁滿(mǎn)足平截面假定，破壞僅發(fā)生在強(qiáng)框架之間，并將船體梁的結(jié)構(gòu)離散成相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元，通過(guò)一系列的迭代計(jì)算，獲得船體梁的極限強(qiáng)度。豪華郵輪在彎曲過(guò)程中由于剪切變形的存在，不滿(mǎn)足平截面假定，所以傳統(tǒng)的Smith法不能直接用來(lái)計(jì)算豪華郵輪的極限強(qiáng)度。Naar等[2]基于非線性耦合梁理論對(duì)一艘巴拿馬客船進(jìn)行結(jié)構(gòu)響應(yīng)和極限強(qiáng)度研究，結(jié)果與非線性有限元的計(jì)算結(jié)果相近，但與Smith法相比，計(jì)算過(guò)程要復(fù)雜得多。Biot等[3]引入甲板效率因子來(lái)確定船體梁橫剖面沿高度方向的非線性應(yīng)變分布，在船體梁彈性變形階段確定甲板效率因子，與實(shí)際變形情況還是有所差別。國(guó)內(nèi)對(duì)豪華郵輪極限強(qiáng)度的研究較少，楊平[4]在考慮軸力影響時(shí)對(duì)船體梁極限彎矩計(jì)算方法進(jìn)行了修正，但只是對(duì)一般的船體梁進(jìn)行了算例分析，并未涉及帶有上層建筑的船體梁。……