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随着舰船的大型化和舰船结构设计日趋经济合理,船体结构在极端载荷作用下的强度问题日益突出起来。如何精确地计算舰船结构的总纵极限承载能力,成为提高舰船安全性和生命力的关键。目前,基于Smith简化方法来计算船体结构的总纵极限承载能力在船舶领域已经得到广泛的认同和采用。Smith简化方法是一种原理相对简单且计算效率高的数值方法。其基本出发点是离散船体剖面成许多小的结构单元,整个剖面的承载能力为各个小的结构单元单独作用时的承载能力之和。Smith简化方法利用渐进式破坏分析来模拟真实船体的破坏过程,综合考虑几何非线性和材料非线性以及初始应力、初始应变和腐蚀的影响,从而获得船体的极限和后极限强度。而使用Smith简化方法计算船体总纵极限承载能力中的最关键的一步就是计算前需知道各个结构单元的平均应力应变关系即包括后屈曲和后崩溃阶段在内的完整的平均应力应变关系。船体剖面上大部分单元为加筋板单元,加筋板单元的平均应力应变关系的精度直接关系到利用Smith简化方法计算的准确性和有效性,也直接影响着最终计算出来的总纵极限承载能力的准确性。因此,如何得到比较准确的加筋板平均应力应变关系曲线是本文研究的重点。计算加筋板的平均应力应变关系曲线的方法主要有解析法和非线性有限元法。由于计算的重点在非线性部分,尽管解析法的计算效率是非常高的,但解析法的精度需要验证,并且验证的主要手段依赖于有限元的计算。而采用有限元法计算尽管精度被认可,但有限元计算时的建模和计算后的结果处理工作量大,计算效率非常低。为了既能提高计算精度,又能提高计算效率,本文选择非线性有限元法作为计算加筋板平均应力应变关系曲线的基本方法,并利用计算机编程开发出高效高精度的计算程序系统。本文详细介绍了加筋板非线性有限元分析和计算的整个过程。通过计算和比较,找到有限元计算加筋板平均应力和平均应变的有效方法,并对该方法进行了验证。接着,对初始残余应力、初始应变、腐蚀等参数逐一进行考察,利用有限元软件分析它们各自对加筋板平均应力应变关系曲线产生的影响。在有限元计算中,网格密度和载荷步大小对计算精度有一定的影响,本文对此也作了分析和比较。并且,通过两个实例将本文的有限元计算结果与别人的有限元结果相比较,对有限元法的计算精度进行了校核,结果表明利用有限元法计算加筋板平均应力应变关系是比较准确和有效的。最后,基于前面的非线性有限元计算和参数分析,利用ANSYS参数化编程和Delphi工具开发出计算加筋板承载全过程平均应力应变关系的程序系统。该程序系统可以完成前台参数输入、ANSYS后台计算。有效地解决了进行上述计算时所遇到的船上加筋板数量多和模型建立等输入输出的效率问题,为船体的总纵极限强度计算以及工程设计提供了高效高精度的计算工具。