1.一种计算豪华邮轮极限强度的双梁迭代法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤S1,将船体梁横剖面划分成普通扶强材单元、硬角单元和加筋板单元,考虑轴力的影响定义这三种单元的应力—应变关系,建立极限强度的计算模型;
步骤S2,计算转换层每个支撑构件的剪切刚度、极限剪切位移、总的剪切刚度,并通过比较得出整个转换层的极限剪切位移;
步骤S3,计算出主船体和上层建筑的初始中和弹性中和轴位置,设定主船体和上层建筑的初始曲率;
步骤S4,针对主船体和上层建筑的曲率,计算各个单元对应的应变和相应的应力;
步骤S5,分别对上层建筑和主船体计算纵向拉压力来判断力是否达到平衡,如果没有,则调整中和轴位置,进行多次调整、计算,直到实现拉压力平衡为止;
步骤S6,计算主船体与上层建筑在船舯连接处的水平剪力,以及主船体和上层建筑各自受到的弯矩,由此得出整个船体梁横剖面上所受到的总弯矩,以及距船体两端(1/6)l部分转化层的平均剪切位移,其中l为上层建筑的长度;
步骤S7,继续对主船体和上层建筑增加曲率,重复步骤S4‑S6,当距船体两端(1/6)l部分转化层的平均剪切位移达到极限剪切位移时,转换层所受到的水平剪力保持不变,直到整个增加曲率的过程结束,曲率‑总弯矩曲线的最高点便是该船体梁的极限弯矩。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤S1中,考虑轴力对受压普通扶强材单元应力‑应变关系的影响,普通扶强材单元受压时共有4种应力‑应变关系,引入由于轴力产生的相对应变ε0,将轴力产生的相对应变与原来弯曲产生的相对应变加起来代替规范Smith法中的相对应变;
普通扶强材单元的梁柱屈曲临界应力σc1修正公式变为:
普通扶强材单元扭转屈曲临界应力σc2修正公式变为:
普通扶强材单元带面板加强筋腹板局部屈曲,应力‑应变关系可由下式表述:其中:hwe:腹板有效高度,mm:
βw修正公式变为:
普通扶强材单元扁钢腹板局部屈曲临界应力σc4修正公式变为式中ε0的正负规定如下:由拉力产生的轴向拉伸相对应变为负,压力产生的轴向压缩相对应变为正。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤S2中,一道纵舱壁的剪切刚度Tp计算公式为式中,t为纵舱壁的厚度;G为剪切模量;Hp为纵舱壁高度;Ln为转换层一跨的长度;
一根柱子剪切刚度计算公式为
式中,Ap为柱子的横截面面积;Ip为柱子的截面惯性矩;υ为泊松比;Hb为柱子高度;
转换层一跨内总的剪切刚度T计算公式为
式中,m为转换层一跨内纵舱壁的总数;n为转换层一跨内柱子的总数;Tpi为转换层一跨内第i道纵舱壁的剪切刚度;Tbi为转换层一跨内第j根柱子的剪切刚度;
整个转换层总的剪切刚度Tz计算公式为
式中,K为船艉至船舯范围内转换层的总跨数;Tk为转换层第k跨总的剪切刚度。
4.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述步骤S2中,一道纵舱壁极限剪力Fpu计算公式为Fpu=τuLpt (11)式中,Lp为一跨内一道纵舱壁的长度;
假设当柱子横截面上所受的弯矩达到全塑性弯矩时,柱子端部横截面上所受的剪力视为极限剪力Fbu,计算公式为式中,Mp为柱子横截面的全塑性弯矩;Hb为转换层高度。
5.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述步骤S2中,一道纵舱壁的极限剪切位移δp计算公式为一根柱子的极限剪切位移δb计算公式为
转换层一跨内有m道纵舱壁和n根柱子,将这一跨内各个支撑构件的极限剪切位移进行比较,取最小值作为该跨的极限剪切位移δu,计算公式为δu=min{δp1,δp2…δpm,δb1,δb2…δbn} (15)式中,δp1为转换层一跨内第一道纵舱壁的极限剪切位移;δp2为转换层一跨内第二道纵舱壁的极限剪切位移;δpm为转换层一跨内第m道纵舱壁的极限剪切位移;δb1为转换层一跨内第一根柱子的极限剪切位移;δb2为转换层一跨内第二根柱子的极限剪切位移;δbn为转换层一跨内第n根柱子的极限剪切位移;
整个转换层极限剪切位移δ计算公式为
δ=min{δu1,δu2,…δuk,} (16)式中,k为船艉至船舯范围内转换层的总跨数;δu1为转换层第一跨极限剪切位移,δu2为转换层第二跨极限剪切位移,δuk为转换层第k跨极限剪切位移。
6.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述步骤S6中,主船体在主船体和上层建筑连接处所受到的水平剪力Q式中,Φ1为船舯主船体中和轴处的曲率;y1s为主船体水平中和轴至主甲板的竖直距离;A1为主船体横剖面面积;E为弹性模量,Φ2为船舯上层建筑中和轴处的曲率;y2x为上层建筑水平中和轴至主甲板的竖直距离;A2为上层建筑的横剖面面积;
整个船体梁横剖面上所受到的总弯矩M计算公式为M=M1+M2+Q(y1s+y2s) (18)式中M1和M2分别为主船体和上层建筑所受到的弯矩,Q为主船体在主船体和上层建筑连接处所受到的水平剪力,y1s为主船体水平中和轴至主甲板的竖直距离,y2x为上层建筑水平中和轴至主甲板的竖直距离;
整个转换层的平均剪切位移ΔL计算公式为
式中,Tz见式(10);Q见式(17)。
7.如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,所述步骤S7中,本发明假设上层建筑的长度为l,只考虑距船体两端(1/6)l部分的水平剪应力,第二种方法的失效准则为:当距船体两端(1/6)l部分转化层的平均剪切位移达到极限剪切位移时,将此水平剪力当做整个转换层的极限剪力,随后增加曲率的过程中,转换层所受到的水平剪力不变,主船体与上层建筑所受到的轴力也不发生变化。