海洋工程结构稳性分析规范方法ppt课件

1、www.DeepWaterC浮式结构设计基础第四章 构造稳性强度分析Structural Stability Strength Analysis 第二节 稳性分析的规范方法Buckling Analysis from Rules船舶工程学院 深海工程技术中心DERC闫发锁2019-5www.DeepWaterC浮式结构设计基础海洋工程稳性规范nAPI BULLETIN 2V DESIGN OF FLAT PLATE STRUCTURESnAPI BULLETIN 2U BULLETIN ON STABILITY DESIGN OF CYLINDRICAL SHELLSnABS BUCKLING

2、 AND ULTIMATE STRENGTH ASSESSMENT FOR OFFSHORE STRUCTURESnCOMMENTARY ON THE GUIDE FOR BUCKLING AND ULTIMATE STRENGTH ASSESSMENT FOR OFFSHORE STRUCTURESnDNV-RP-C201 BUCKLING STRENGTH OF PLATED STRUCTURESnDNV-RP-C202 BUCKLING STRENGTH OF SHELLSwww.DeepWaterC浮式结构设计基础极限形状(Limit State)nWSD/ASD Working St

3、ress DesignnServiceability Limit StatesnUltimate Limit Stateswww.DeepWaterC浮式结构设计基础板构造的屈曲强度板构造的屈曲强度常规方法常规方法n定义定义 加筋板、横梁、骨材、加筋板、横梁、骨材、板板n “ plate panel 可以是梁可以是梁的腹板、面板，或箱型梁、舱的腹板、面板，或箱型梁、舱壁、甲板等。壁、甲板等。n失效方式失效方式n 板的屈服板的屈服n 屈曲屈曲Typical Stiffened Panelwww.DeepWaterC浮式结构设计基础 板构造(API)www.DeepWaterC浮式结构设计基础圆柱

4、壳构造(API)www.DeepWaterC浮式结构设计基础圆柱壳构造(API)www.DeepWaterC浮式结构设计基础板构造DNVwww.DeepWaterC浮式结构设计基础圆柱壳构造(DNV)www.DeepWaterC浮式结构设计基础圆柱壳构造(DNV)na) Shell buckling: Buckling of shell plating between rings/longitudinal stiffeners.nb) Panel stiffener buckling: Buckling of shell plating including longitudinal stiff

5、eners. Rings are nodal lines.www.DeepWaterC浮式结构设计基础f) Local buckling of longitudinal stiffeners and rings. Section 3.10d) General buckling: Buckling of shell plating including longitudinal stiffeners and rings.c) Panel ring buckling: Buckling of shell plating including rings. Longitudinal stiffeners

6、 act as nodal lines.e) Column buckling: Buckling of the cylinder as a column.圆柱壳构造(DNV)www.DeepWaterC浮式结构设计基础板构造ABS)www.DeepWaterC浮式结构设计基础板构造ABS)www.DeepWaterC浮式结构设计基础板构造(ABS)www.DeepWaterC浮式结构设计基础DNV规范方法引见nDnv规范中两个不同，但等效的屈曲校核方法规范中两个不同，但等效的屈曲校核方法n 1 常规方法在常规方法在DnV Classification Note No.30.1 的根底上开展而来

7、的根底上开展而来n 2PULS (Panel Ultimate Limit State).n PULS方法采用了非线性实际，思索大挠度变形，方法采用了非线性实际，思索大挠度变形，运用数值方法求解平衡方程。思索了关键点应力的几运用数值方法求解平衡方程。思索了关键点应力的几何非线性和板与加强筋交线的资料非线性。何非线性和板与加强筋交线的资料非线性。PULS还可还可以估计板的极限强度以估计板的极限强度 www.DeepWaterC浮式结构设计基础PanelStiffened PlatenUnstiffend plates (没有加强筋nStiffened plates 有加强筋nStiffended

8、 plate panels.带加强筋的板块n panel buckling, stiffener buckling as well as local buckling of stiffener and girder flanges, webs and brackets常用板构造方式www.DeepWaterC浮式结构设计基础n单向均匀受压纵向或横向n纯剪切n单向变化载荷受压n正应力与剪应力结协作用n正应力、剪应力与横向载荷垂直于板面的载荷结协作用构造的受力方式www.DeepWaterC浮式结构设计基础构造的受力方式Stiffened plate panelStiffened plateSti

9、ffened plate panel (Girder web)Stiffened plate panel (Brackets)www.DeepWaterC浮式结构设计基础回想：矩形板的屈曲Example 1 两边受压，四边简支得到了临界应力，超越它板会失稳？www.DeepWaterC浮式结构设计基础回想: 板线弹性分析假设资料弹性假设(b) 小变形假设构造变形后没有引起平衡方程的改动，忽略了变形的影响。平衡微分方程省略了高阶项非线性。(c) 柯西霍夫Kirchhoff假设 弯曲前板中面的法线在板变形后仍坚持为直线并垂直于中面。(d)板初始为平面，没有预应力。www.DeepWaterC浮式结

10、构设计基础板的实践承载才干Load-carrying capacity of plates in compressionn临界应力指板平衡方程产生畸变的应力。对杆件来说，在超越临界载荷很小的力能够使其破坏失效；而板构造不同，板失稳后加强筋并没有失稳，引起应力的重新分配，称之为后屈曲。n弹性线性实际已不顺应研讨板后屈曲所致的大变形的非线性特性。n规范综合思索各方面要素，把实际、实验和阅历结合。所以，有时规范做法与实际分析方式具有较大差别。www.DeepWaterC浮式结构设计基础有效宽度方法n原来均匀受压的板图a，板屈曲变形后由于加强筋的作用，盈利重新分配，呈非线性图b。n实践应力分配与边境条

11、件和半的外形长宽比有关。n板承载主要集中在两个区域图c).简化后，以为只需这两个区域均匀承载。这个两个区域的宽度称为有效宽度。这也是“带板概念的由来。n当板长宽比大于一定值，有效宽度变化不大。所以，有的规范中取定值。www.DeepWaterC浮式结构设计基础有效宽度方法n有效宽度定义m为实践分布应力n普通轻情况，板的临界应力n 令b- ben所以，可得n而实践更准确的分析表达式有所不同www.DeepWaterC浮式结构设计基础DnV RP-C201 中有效宽度定义(留意应力分布www.DeepWaterC浮式结构设计基础加筋板屈曲的普通方式DnV RP-C201 www.DeepWater

12、C浮式结构设计基础分析方法与战略nThe plate between stiffeners will normally be checked implicitly by the stiffener check since plate buckling is accounted for by the effective width method. n运用有效宽度方法，只校核骨材加强筋的屈曲。实践上曾经包含了板的屈曲校核。www.DeepWaterC浮式结构设计基础两种stiffenersncontinuous stiffeners (connected to frames with their full moment resistance)nsimple supported (sniped) stiffeners.www.DeepWaterC浮式结构设计基础例:加筋板的屈曲校核www.DeepWaterC浮式结构设计基础www