复杂载荷作用下超大型浮体极限强度研究
Study on the Ultimate Strength of Very Large Floating Structure under Complex Loads
超大型海上浮体尺度庞大、构型多样、结构复杂,在长期风浪流环境和风暴气象条件下可能产生的结构破坏模式众多,因此,超大型浮体结构安全性预报评估是其设计制造的关键技术之一.论文以科技部973项目为依托,以超大型浮体连接器基座周边结构及撑杆结构为主要研究对象,对复杂载荷作用下的结构极限强度理论计算方法、非线性有限元方法以及模型试验技术等进行了系统性的研究,主要研究内容包括:(1)针对多模块超大型浮体构型与结构特点,研究其在复杂海洋环境下的总体波浪载荷特性,确定连接器和撑杆结构的受载特征.(2)基于逐步破坏方法以及薄壁梁扭转理论,开展复杂载荷作用下海上大型浮体极限强度理论方法研究,提出压弯、压扭载荷作用下结构极限强度评估方法.(3)以简单箱型梁和撑杆结构为研究对象,开展复杂载荷作用下结构极限强度数值仿真方法研究,包括网格尺度、加载速率、材料模型、初始缺陷和加载次序等影响因素,建立了合理可行的复杂载荷作用下结构极限强度数值仿真方法.(4)基于混合缩尺比和失效模式相似条件,开展复杂载荷作用下结构极限强度模型设计技术研究.通过理论分析和数值仿真,提出复杂载荷作用下模型加载方式和控制过程,探索结构总体失效模式并形成相应的测量方案.连接器基座周边结构及撑杆结构在复杂载荷作用下的极限承载能力模型试验结果表明:超大型浮体关键结构的失效过程、失效模式及极限强度具有新的特点.理论计算、数值仿真和模型试验结果比较一致,提出的结构极限强度预报方法和模型试验技术具有工程实用价值.(5)采用复杂载荷作用下超大型浮体结构极限强度计算方法,开展连接器基座周边结构及撑杆结构极限强度规律性研究.通过曲线拟合的方法给出了连接器基座周边结构在压弯载荷作用下和撑杆结构在压扭载荷作用下的结构极限承载能力评估表达式,对相关结构的极限强度设计给出建议.通过超大型浮体结构极限强度理论分析、数值仿真和模型试验研究,论文系统地分析了超大型浮体连接器基座周边结构和撑杆结构失效机理及极限承载能力,形成了复杂载荷作用下结构极限强度模型试验技术,提出了复杂载荷作用下超大型浮体结构极限强度理论分析和数值计算方法.研究成果对超大型浮体结构设计及安全可靠性校核具有重要意义.
- 作者：
- 赵南
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 顾学康
- 中图分类号：
- U661.43
- 关键词：
- 超大型浮体；复杂载荷；极限强度；模型试验；评估方法
- VLFS; Complex load; Ultimate strength; Model test; Assessment method;