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专利号: 2022105453835
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、确定出船舶关键受力区域,且选取易受损的待测试船舶取样段;

S2、对船舶整船建立有一次限元数值模型,且对其进行网格细化;

S3、对一次有限元数值模型施加“100%静载荷+100%动载荷”,分析未受损态待测试船舶取样段相对应区域的应力情况,确定其最大工作应力σI;

S4、对一次有限元数值模型进行局部修改以生成二次有限元数值模型,具体为:对未受损态待测试船舶取样段进行人为破坏以形成受损态待测试船舶取样段;

S5、对二次有限元数值模型进行网格细化;

S6、对二次有限元数值模型施加“100%静载荷+80%动载荷”,分析受损态待测试船舶取样段相对应区域的应力情况,确定其最大工作应力σD;

S7、求解出待测试船舶取样段的最大工作应力影响系数σD/σI;

S8:对未受损态待测试船舶取样段施加多点纯轴向施压载荷并展开试验,确定其极限强度UI;

S9:完全参照步骤S4中所呈现出的人为破坏形式,以将未受损态待测试船舶取样段改型为受损态待测试船舶取样段;且类比于步骤S8,确定出受损态待测试船舶取样段的极限强度UD;

S10、求解出待测试船舶取样段的极限强度影响系数UD/UI;

S11:推导出结构冗余度γ:

2.根据权利要求1所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S2中,对一次有限元数值模型进行粗略网格化,且对未受损态待测试船舶取样段进行局部精细网格化。

3.根据权利要求1所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S5中,对二次有限元数值模型进行粗略网格化,且对受损态待测试船舶取样段进行局部精细网格化。

4.根据权利要求1所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S4中,在未受损态待测试船舶取样段的应力集中区域开设有割裂缺口以形成受损态待测试船舶取样段。

5.根据权利要求1‑4中任一项所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S8和S9中,均借助于实验装置以求出未受损态待测试船舶取样段的极限强度UI以及受损态待测试船舶取样段的极限强度UD;所述实验装置包括有基础框、夹紧单元、施压单元以及力采集单元;所述基础框用来容置未受损态待测试船舶取样段或受损态待测试船舶取样段;所述夹紧单元与所述基础框相配套应用,且协同作用以实现对未受损态待测试船舶取样段或受损态待测试船舶取样段的初步定位操作;所述施压单元亦与所述基础框相配套应用,以向着未受损态待测试船舶取样段或受损态待测试船舶取样段施加轴向施压载荷;所述力采集单元用来实时地采集所述施压单元所输出的轴向施压载荷。

6.根据权利要求5所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,所述施压单元由多组推力发生件构成;所述力采集单元包括有压力传感器与数据采集器。

7.根据权利要求6所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,所述推力发生件为液压千斤顶、气压千斤顶或线性推力模组。

8.根据权利要求7所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S8中,其包括以下子步骤:S81、借由所述推力发生件向着未受损态待测试船舶取样段施加载荷,在此进程中,所述压力传感器和所述数据采集器协同作用以实时收集载荷数据,当未受损态待测试船舶取样段开始受力时停止加载;

S82、开始试验,试验加载过程中多组所述推力发生件的加载速率保持一致,加载过程中实时观察未受损态待测试船舶取样段的变化以及所加载荷的大小;

S83、当未受损态待测试船舶取样段脱离弹性变形范围进入塑性变形阶段后,加载速率V下降,加载过程中实时观察未受损态待测试船舶取样段的变化;

S84、试验进行到后期,载荷出现大幅度卸载,此时未受损态待测试船舶取样段出现屈曲变形,判定此时结构失效,试验结束;

S85、分别记录多组所述推力发生件对应的试验数据,即得出未受损态待测试船舶取样段的极限强度UI。

9.根据权利要求8所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S81中,正式施加载荷前,在未受损态待测试船舶取样段的弹性变形范围内,对其进行多次反复预加载,以消除未受损态待测试船舶取样段的结构残余应力。

10.根据权利要求9所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,在步骤S83中,施加载荷的加载速率控制在1/2V以下。

11.根据权利要求5所述的船舶结构冗余度模拟计算方法,其特征在于,所述基础框为焊接钢结构,其由多段型材组合焊接而成。