2019矿砂船船体结构高级屈曲评估指南.docx

矿砂船船体结构高级屈曲评估指南2019目录第1章一般规定11.1 一般要求11.2 高级屈曲方法11.3 应用及评估流程31.4 屈曲利用因子41.5 屈曲接受衡准51.6 厚度折减61.7 计算应力修正6第2章屈曲评估应用71.1 1一般要求71.2 评估方法71.3 矿砂船结构板格类型及适用的评估方法81.4 加筋和非加筋板格的模型化111.5 板格的平均厚度131.6 板格的屈服应力141.7 参考应力141.8 侧向压力141.9 槽形舱壁14附录1直接计算的参考应力181.1 符号说明181.2 一般规定181.3 参考应力19第3章加筋板格屈曲/极限强度的闭合公式评估方法（CFM）223.1 符号说明223.2 一般要求243.3 板和加强筋253.4 主要支撑构件的腹板363.5 支杆、支柱和横撑材403.6 槽形舱壁443.7 闭合公式法的计算软件Compass-ABA-Cfm45附录2板格的屈曲因子和折减因子461.1 符号说明461.2 平面板格4613曲板板格46第4章加筋板格屈曲/极限强度的弹塑性评估方法（EPM）581.1 1一般要求581.2 基本方法581.3 理论分析模型601.4 弹塑性法的计算软件Compass-ABA-Epm66第5章加筋板格屈曲/极限强度的非线性有限元分析方法（NLFEM）695.1 一般要求695.2 模型理想化705.3 单元和网格715.4 边界条件和载荷725.5 初始缺陷765.6 求解流程795.7 非线性有限元法的计算软件Compass-ABA-NLFEM79第1章一般规定1.1 一般要求1.1.1 本指南基于加筋板结构弹塑性/极限能力的高级屈曲分析方法论，针对矿砂船结构特点和直接计算要求，给出了船体加筋板结构高级屈曲评估方法应用的有关要求，适用于船体外板、内壳板、内底板、甲板、舱壁板和主要及局部支撑构件腹板结构，以及支柱、支杆、横撑材和槽形舱壁等其他构件的屈曲和极限强度评估。1.1.2 应用本指南对矿砂船结构进行屈曲强度评估时，还应结合CCS矿砂船船体结构强度直接计算指南中的屈曲评估相关要求进行,如与矿砂船船体结构强度直接计算指南不一致的部分，以本指南为准。1.1.3 对于各个结构构件，其特征屈曲强度应按最不利/临界的屈曲失效模式取值。1.1.4 本指南中，压应力和剪应力取为正值，拉应力取为负值。1.1.5 除另有规定外，应按本章1.6对构件厚度进行折减。1.1.6 除另有规定外，应按本章1.7对计算应力进行修正。1.1.7 经CCS同意，可接受其他高级屈曲评估方法。1.1.8 其他船舶和海工结构加筋板结构的高级屈曲评估也可参考本指南执行。1.2 高级屈曲方法1.2.1 屈曲失稳是结构最主要的失效模式之一。以往经典的屈曲强度理论，将结构的稳定性问题控制在线弹性屈曲范围内。实际上，船体结构由于其布置和构造特点而具有一定的冗余度，因此船体结构中的板格局部弹性屈曲并不一定使结构达到危险状态，见图121(1)。在达到弹性屈曲后，结构进入弹塑性阶段(后屈曲/塑性屈曲)，通过应力重分布，还可继续承受外载,直至结构发生垮塌，见图121(2)o此时的外载即为结构的最大承载力，也称为结构的极限能力或极限强度，见图1.2.1(3)o图1.2.1(1)加筋板格的线弹性屈曲模型图1 2. 1(2)加筋板格的垮塌模型图1.2.1(3)加筋板格极限能力分析过程的应力-变形示意图1.2.2 本指南中，高级屈曲方法主要系指能够有效地考虑板格后屈曲和塑性屈曲行为，以及加强筋极限强度的非线性屈曲评估方法。应用高级屈曲方法的目的，是为在确保加筋板格不发生垮塌的前提下，可以更充分地利用加筋板结构的极限承载能力。1.2.3 高级屈曲方法应考虑结构几何非线性、材料非线性，以及初始缺陷和残余应力等影响因素，见图1.2.3,并计及复杂应力的联合作用和各种边界条件情况。1.2.4 本指南中，给出以下三种高级屈曲评估方法：1)闭合公式法(CFM：Close-FormedMethod)基于试验数据和数值计算结果拟合得到的半经验型屈曲能力相关方程；2)弹塑性法(EPM：Elasto-PlaslicMethod)采用弹性大挠度板壳理论和刚塑性分析求解屈曲能力；3）非线性有限元法（NLFEM:Non-linearFiniteElementMethod）基于非线性力学原理的有限元数值分析方法，即基于非线性大变形理论，通过增量迭代跟踪平衡路径，从而得到板格结构的极限载荷和变形状态。1.2.5 本章124中所述的三种高级屈曲方法的适用性及之间的应用层次和替代关系如下：（1）闭合公式法具有对双轴向应力、剪应力和侧向压力联合作用下的非加筋/纵向加筋板格（包括开口腹板）的屈曲及极限强度评估功能，且能够计及板格边缘线性分布的受力模式和各类边界条件，适用于相应的设计和审图工作，一般作为工程上的首选方法；（2）弹塑性法目前具有对双轴向应力、剪应力和侧向压力联合作用下的非加筋/纵向加筋/正交双向加筋板格的屈曲及极限强度评估功能，可用于上述载荷作用下的结构设计和审图工作。在采用闭合公式法得出不合理结果的情况下，可允许采用弹塑性法作为闭合公式法的补充替代。（3）非线性有限元法一般可计算各种结构布置的极限承载能力，原则上可替代其他两个方法。但一般仅用于对特殊构造和对个案作更加精确的评估（如需要），且具体的实施方法应事先经CCS认可。1.3 应用及评估流程1.3.1 本指南中，应根据以下章节和主要流程（见图1.3.1）要求进行屈曲评估：（1）第1章一高级屈曲评估方法的一般要求及许用屈曲利用因子、基本构件屈曲接受衡准、厚度折减和应力修正等规定；（2）第2章屈曲评估应用的有关要求，针对矿砂船船体加筋板和非加筋板结构，如船体外板、内壳板、内底板、甲板、舱壁板和主要及局部支撑构件腹板结构，以及支柱、支杆、横撑材和槽形舱壁等其他构件的屈曲评估应用要求，包括板格理想化、板格类型及适用的评估方法等相关规定，以及板格参考应力计算要求；（3）第3章闭合公式法的屈曲评估方法，包括加筋板和非加筋板结构（含曲板板格和开口腹板等），以及支柱、支杆、横撑材和槽形舱壁的屈曲和极限能力计算要求；（4）第4章弹塑性法的屈曲评估方法，包括加筋板和非加筋板结构的屈曲和极限能力计算要求；（5）第5章非线性有限元法屈曲评估方法，包括加筋板格极限能力非线性有限元计算分析的要求。图131有限元直接计算高级屈曲强度评估主要应用章节和流程13.2 除特殊指明外，本指南中提及的加强筋屈曲评估适用于平行于板格长边方向上设置加强筋的加筋板格。13.3 用作永久通道(PMA)的加大加强筋结构(包括设有或未设腹板加强筋)应满足本指南中给出的屈曲评估要求。对于设有腹板加强筋的结构，一般应采用SP-B方法进行屈曲评估；对于未设腹板加强筋的结构，一般应将加大加强筋作为普通骨材，连同带板一起采用SP-A方法进行屈曲评估。13.4 曲利用因子13.4.1 曲利用因子定义为施加的载荷与对应的极限能力或屈曲强度之比。13.4.2 于组合载荷，屈曲利用因子oct定义为施加的等效工作应力和对应的等效屈曲极限能力之比,即：W,1actWuc式中：WN等效工作应力，见图L4.2；叱,等效屈曲极限能力，见图L4.2；c结构发生失效时的应力倍增因子，即各应力分量（不包括侧向压力）等比例变化为实际工作应力的yf倍时结构会发生失效。如针对闭合公式法，具体应用的定义见第3章3.1。图14.2屈曲能力和屈曲利用因子示例13.5 曲接受衡准13.5.1 指南所要求的结构屈曲评估的接受衡准如下:式中：对应于工作应力状态下的屈曲利用因子。针对不同的屈曲评估方法和选定的非加筋板/加筋板分析模型，以及开口腹板、槽形舱壁等结构，应取各种失效模式所对应的屈曲利用因子的最大值；对于不同的屈曲评估方法，其分析模型和失效模式定义，见第3章3.2.5和第4章4.2.2。对于各种失效模式下屈曲利用因子的定义和计算方法，见本章1.4。许用屈曲利用因子，见表1.5.1。许用屈曲利用因子表1.5.1结构部件rall,许用屈曲利用因子板和加强筋加筋和非加筋板格开口处腹板1.0支杆、支柱、横撑材0.75受液体载荷的侧向压力作用的有底凳的垂直槽形舱壁槽条和水平槽形舱壁槽条，仅指板壳单元无底凳槽形舱壁下端的支撑结构0.9受液体载荷的侧向压力作用的无底凳的垂直槽形舱壁槽条，仅指板壳单元0.81注：槽形横舱壁的支撑结构是指沿着纵向位于横舱壁前、后各半个强框架间距以内，且沿着垂向一个槽深以内的区域。槽形纵舱壁的支撑结构是指沿着横向位于其两侧各三个强框架间距以内，且沿着垂向一个槽深以内的区域。13.5.2 果计算载荷工况与CCS矿砂船船体结构强度直接计算指南不一致，表1.5.1中的许用屈曲利用因子需另行考虑，且应经CCS同意。13.6 度折减13.6.1 屈曲计算时，所有板格和加强筋等构件的屈曲能力计算均应基于扣除标准减薄厚度。后的尺寸，标准减薄厚度。见表161。标准减薄厚度表1.6.1位置标准减薄厚度，mm压载水舱舱顶下L5m范围内一边与压载水相连1.0两边与压载水相连2.0其他部位1.013.6.2 采用基于其他标准减薄厚度或腐蚀增量规定进行厚度折减，则本章151中的许用屈曲利用因子/应商CCS另行考虑。13.7 算应力修正13.7.1 另有规定外，按照本指南进行屈曲评估时，应对基于建造厚度（不考虑船东附加厚度）建立的有限元模型计算得到的应力（包括正应力、剪应力的各个分量）进行如下修正：=-Nmm2t-tr式中：%修正后的屈曲工作应力（包括正应力和剪应力的各个分量），N/mm2；O有限元计算得到的应力（包括正应力和剪应力的各个分量），Nmt建造厚度，mm；tr标准减薄厚度，mm,见表1.6.1。注：若工作应力仅为总体弯曲产生的应力，如总纵弯曲应力，则对应于该载荷下的屈曲评估，可不必进行计算应力的修正，但应经CCS同意。第2章屈曲评估应用2. 1一般要求2.1.1 本章针对矿砂船船体加筋板和非加筋板结构，如船体外板、内壳板、内底板、甲板、舱壁板和主要及局部支撑构件腹板结构，以及支柱和槽形舱壁等其他构件，给出屈曲评估方法应用的一些相关要求，包括板格理想化、板格类型及适用的评估方法等相关规定，以及板格参考应力计算要求等，并给出了应用有限元进行屈曲校核的衡准。2.1.2 应对以下矿砂船船体结构进行有限元屈曲评估：（1）加筋板格和非加筋板格（包括曲板板格）；（2）开口腹板板格；（3）（受压）支柱、支杆（如适用）；（4）横撑材；（5）槽形舱壁。2.1.3 对于矿砂船船体结构强度直接计算的屈曲校核，屈曲评估中的工作应力应基于按照CCS矿砂船船体结构强度直接计算指南有关规定进行舱段和整船有限元分析所得的应力结果修正得到。板格的侧向压力取施加在有限元模型上的对应侧向载荷。2.1.4 在进行屈曲强度衡准校核前，应进行有关“前处理”工作，如板格理想化、厚度折减、板格的厚度平均、工作应力修正，以及将修正的工作应力转化为参考应力等。2.1.5 对本章未规定部分，应按照CCS矿砂船船体结构强度直接计算指南有关要求进行。2.2 评估方法2.2.1 应考虑不同的边界条件类型，按照以下两种方法之一进行屈曲评估：（1）方法A：基本板格的所有边缘受到周围结构/邻接板的约束作用，均强迫保持直线（但可以在面内各方向上做自由移动）。该方法适用于大面积连续的板格，如船底板、舷侧外板、内壳板、内底板、甲板、内壳纵壁和横舱壁等；（2）方法B：基本板格边缘处的面内刚度较小和/或没有周围结构/邻接板的约束作用,边缘未能保持直线。该方法适用于一些受面内约束作用较弱的主要支撑构件的腹板。注：一般情况下，“方法B”的屈曲能力小于等于“方法A”，而大于或等于线弹性屈曲应力。2.2.2 对于“方法A”和“方法B”的具体应用，见本章2.3.1o2.3 矿砂船结构板格类型及适用的评估方法2.3.1 对于矿砂船结构加筋板格/非加筋板格类型，以及所适用的评估方法(方法A/方法B),根据板格的结构布置、加筋布置情况以及所处位置，按照表2.3.1和图2.3.1(1)图2.3.1(4)的说明，合理选择以下4种板格类型及对应方法之一进行屈曲评估：(1) SP-A加筋板格，并采用方法A进行评估；(2) SP-B加筋板格，并采用方法B进行评估；(3) UP-A非加筋板格，并采用方法A进行评估；(4) UP-B非加筋板格，并采用方法B进行评估。板格类型及对应的评估方法表2.3.1结构单元评估方法常规板格定义纵向结构，见图23.1(1)纵向加筋板格外壳板甲板内壳底边舱斜板纵舱壁SP-A长度：强框架之间宽度：主要支撑构件(PSM)之间与纵舱壁对齐或与底边舱斜板相连的双层底纵桁SP-A长度：强框架之间宽度：整个腹板高度不与纵舱壁对齐或与底边舱斜板相连的双层底纵桁腹板SP-B长度：强框架之间宽度：整个腹板高度双壳边舱内，与底边舱斜板相连的纵向平台板SP-A长度：强框架之间宽度：整个腹板高度双壳边舱内，不与底边舱斜板相连的纵向平台板SP-B长度：强框架之间宽度：整个腹板高度单壳纵桁腹板UP-B局部加强筋/面板/PSM之间舱口围板SP-B局部加强筋/顶板/PSM之间横向结构，见图231(2)甲板横向桁材腹板，包括肘板SP-A局部加强筋/面板/PSM之间双壳边舱横隔板SP-A长度：整个腹板高度宽度：主要支撑构件之间所有不规则的加筋板格，如底边舱和觥部处的腹板板格UP-B局部加强筋/面板/PSM之间双层底肋板SP-A长度：整个腹板高度宽度：主要支撑构件之间垂直桁材，包括肘板SP-A垂直桁材加强筋/面板/PSM之间横撑材腹板SP-A垂直桁材加强筋/面板/PSM之间横舱壁，见图23.1(3)所有规则的舱壁加筋板格，包括与常规加强筋垂直的次要屈曲加强筋(如短梁)SP-A长度：主要支撑构件之间宽度：主要支撑构件之间所有不规则的舱壁加筋板格，如底边舱和毗部处的腹板板格UP-B局部加强筋/面板之间舱壁水平桁腹板，包括肘板UP-A局部加强筋/面板之间顶/底凳，包括加强筋SP-A长度：隔板之间宽度：凳的边长凳的隔板UP-B局部加强筋/面板/PSM之间舱口间甲板，见图23.1(4)舱口间甲板SP-A局部加强筋/PSM之间注：SP表示加筋板格；UP表示非加筋板格；A表示方法A；B表示方法B；图2.3.1(1)典型矿砂船的纵向板格,、/开孔的屈曲评估方法图2.3.1(2)典型矿砂船的横向强框架图2.3.1（4）舱口间及舱口外甲板2.4 加筋和非加筋板格的模型化2.4.1 加筋板格模型（1）加强筋连同带板应模拟成加筋板格，板格范围定义见表2.3.1。（2）如果一个加筋板架内的加强筋属性或者加强筋间距有变化，则应针对其中各种不同的基本板格构造，即对每一个加强筋和筋间板结构分别进行计算，并将每个计算位置处基本板格的板厚、加强筋属性和加强筋间距的数据应用于整个板架。2.4.2 非加筋板格模型对于强框架、水平桁材和肘板处的非矩形板格（即由腹板加强筋/面板围成的边界），应分别根据本条（1）和（2）,将一般非规则几何形状和三角形形状的板格定义为等效的矩形板格，然后再进行屈曲评估。（1） 一般非规则几何形状板格的模型理想化对于一般非规则几何形状的非加筋板格，应根据以下步骤，将其理想化为等效矩形板格（a×b）i确定板格多边形边界上的最接近直角（90。）的四个角；计算角与角之间沿板格多边形边界的距离，即端点之间所有直线线段的总和;确定总长度较小的一组对边，即4+4和心+4中的较小者；在选定的对边中点作连线（中点定义为距一端点为一半距离的点）。该线定义了能力模型的纵向。其长度定义为该能力模型的长度Oo短边长度，mm,应取为：b=Aa式中：A板的面积，mm2；a上面步骤中定义的长度，mm；直接强度分析得到的应力，应先转化到等效矩形板格的局部坐标系统中，再用于屈曲评估。（2）三角形板格的模型化对于三角形形状的非加筋板格，为进行屈曲评估，应根据下以下步骤，将其理想化为等效矩形板格（X力）：画出如下所示的中线;找出最长的中线。该中线的长度设为,mm,即定义了能力模型的纵向;模型的宽度6,mm,取为：I2=Afll式中：A板的面积，mm2o等效矩形板格的短边长度b和长边长度,mm,取为：,I、b=-Clria=IlClri其中：=0.+06直接强度分析得到的应力，应先转化到等效矩形板格的局部坐标系统中，再用于屈曲评估。2.5 板格的平均厚度2.5.1 如果板格内板厚不均匀，屈曲评估时应采用如下加权平均板厚：A也式中：A-第，个板单元的面积，m11ti第，个板单元的厚度，mm；构成屈曲板格的单元个数。2.6板格的屈服应力2.6.1板格的屈服应力Rrllp,取为板格内所有单元材料屈服应力的最小值。2.7 参考应力2.7.1 应力分布应取自直接计算分析，并将实际应力按照第1章L7进行修正后施加到屈曲计算模型上。2.7.2 板格边缘的参考应力，对于闭合公式法（CFM）,按照本章附录1计算得到；对于弹塑性法（EPM）和非线性有限元法（NLFEM）,采用面积加权平均应力方法计算得到。2.8 侧向压力2.8.1 在板格屈曲评估中，直接计算分析中施加在单元上的侧向压力，应与同一计算工况下的其他载荷一并考虑。2.8.2 如果在由多个板单元构成的屈曲板格范围内所施加的侧向压力不为同一值时，则应根据以下公式计算得到平均侧向压力Ptnr:SAiPiPIJNmm2itH和，式中：4第，个板单元的面积，mm2；Pi第i个板单元的侧向压力，N/mm2；n屈曲板格内单元的个数。2.9 槽形舱壁2.9.1 屈曲失效模式对于槽形舱壁应针对以下3种屈曲失效模式进行评估：槽条的柱式整体屈曲，适用情况见表291；槽条面板的局部屈曲，对于每个槽条面板均应进行屈曲评估；槽条腹板的局部屈曲，对于每个槽条腹板均应进行屈曲评估。槽形舱壁的柱式整体屈曲应用表2.9.1槽条方向水平垂直纵舱壁有要求当承受局部垂向力（如起重机载荷）的时候有要求横舱壁有要求2.9.2参考应力槽形舱壁屈曲评估所采用的参考应力，应按照以下要求进行计算和选取：（1）应采用单元中心的膜应力，并将实际应力按照第1章L7进行修正后用于屈曲评估；（2）对于翼板（或腹板）进行局部屈曲所需的平行于槽条方向的最大正应力，应取为如下两个应力的较大者：在距离槽形舱壁端部b/2处平行于槽条方向的正应力，b为翼板（或腹板）的宽度；如果槽条端部有卸货板，则对于端部位置处平行于槽条方向的正应力，应选取在翼板（或腹板）宽度方向的中线上距离卸货板b/2位置处的应力，对于一些典型结构的示例如图292（1）和图292（2）所示。注：由于距离槽条端部很近的区域中具有较大的应力梯度，因此在进行屈曲校核时，取b/2位置外的应力，而不是局部的高应力。在槽条中部区域平行于槽条方向的正应力。图2.9.2(1)槽形舱壁端部b/2位置的定义图示即IllflI条FMkbOrrm-CAKO即高槽条下bem.j2位置图292(2)槽形舱壁端部b/2位置的定义图示(3)对于翼板(或腹板)进行局部屈曲所需的最大剪应力是指槽条翼板(或腹板)上，在图292(1)和图292(2)所示端部b/2位置及槽条中部区域，两个位置处的剪应力较大者。(4)如果槽条翼板(或腹板)宽度方向划分为多个单元，则上面的(2)、(3)中所指的计算点处的应力b.、by和剪应力应取为相应位置处沿着宽度方向所有单元应力的平均值。(5)如果图292(1)和图292(2)所示距离端部b/2位置处的应力值不能从单元中直接得到，则应力分量。X、应通过对槽条端部3b范围内单元的应力插值得到，插值公式参照附录1的1.3.1；应力分量应通过对最接近距离端部b/2位置处单元的剪应力线性插值得到。(6)如果翼板(或腹板)包含了不同板厚，则对于每个不同的板厚区域，应该分别按照上面的(2)、(3)的要求得到所需的最大应力并进行屈曲评估。附录1直接计算的参考应力1.1 符号说明1.1.1 除特殊说明外，以下符号适用于本附录：a第3章3.1.1中定义的板格长边长度，mm。b第3章3.1.1中定义的板格短边长度，mm。Aj屈曲板格中第i个板单元的面积，mm2o屈曲板格中的板单元数。,在第i个板单元的形心位置沿着X方向的应力，Nmm2ovi在第i个板单元的形心位置沿着y方向的应力，NZmm2o边缘应力比，定义见第3章3.1.1。屈曲板格第i个板单元形心位置处的剪应力，Nmm2o1.2 一般规定1.2.1 基于应力的方法(1)本附录给出一种采用二阶多项式分布、线性最小二乘法和面积加权平均法对屈曲板格边缘应力进行确定的方法。该方法称为应力法。参考应力系指将板单元中心处的应力变换为所计算的屈曲板格局部坐标系下的应力分量。(2)定义规则板格几何形状为矩形的板格；非规则板格几何形状为不规则的板格，详见第2章2.4.2。(3)参考应力计算方法的选取规则板格如果一个规则板格满足如下条件，则其参考应力应按照本附录131针对规则板格的定义进行选取：(a)在规则板格长边。的每1/3部分中，都至少包含一个板单元的形心；(b)在沿着板格的局部X坐标方向，该单元的形心与相邻的1/3板格部分中的至少一个单元形心的距离应不小于R4；否则，其参考应力应按照本附录1.3.2针对非规则板格的定义进行选取。非规则板格和曲板板格非规则板格的参考应力应按照本附录1.3.2的定义进行选取。1.3 参考应力1.3.1 规则板格(1)板格屈曲评估的纵向应力纵向应力b作用在屈曲板格短边上的纵向应力应按如下方法计算：对于板的屈曲校核，将b,()的分布假设为如下二阶多项式曲线形式：=Cr+Dx+E对于应力J(X)的最佳拟合曲线，可采用将各个单元的面积作为加权因子的面积加权平方差n为最小而计算得到：n2n=ZA%-一(2+Dx+E)/=I上式中的未知系数C、D和E应使得n分别对C、D和E的一阶偏导数为零，即：_2,yAx2-(Cr2+Dx+E)=OC"Z此“ffl_含AX<7-(Cr2+Dx+E)l=OJD一4Xiii亚_2qACr-(CX2+Dx+E)I=O未知系数C、D和E可以通过求解上述联立方程组得到。1方bRrQ严严Eel2b_x)dx=(a-ab+3)C+(a-D+Ex2bk-b如果-。2C<b2或-。2C>-8/2,则b。应予以忽略，否则3应按下式计算:i22式中：Xmin=U'F(x)公=-C-+El/x124C22CbD22C纵向应力按下式计算:o-=max(xl,t2,erj3)且边缘应力比取为:x=1(2)对于加强筋的屈曲评估，作用在附连板短边上的应力区(X),按下式计算:-c116=-l-114I且应力,的边缘应力比取为LOo(3)横向应力g施加在屈曲板格长边上的横向应力bv,应通过对所计算屈曲板格内的所有单元横向应力进行插值计算到短边边缘上得到。U)O1.图1.3.1屈曲板格Oy(X)的分布假设为直线，即：y(x)=A+Bxy的最佳拟合曲线应通过最小二乘法，采用将各个单元的面积作为加权因子的面积加权平方差口为最小而计算得到：口=>A-(A+BX)T,Lw"未知数A和B应使得n分别对A和B的阶偏导数为零。 E E2 2= =fflaAffl羽 L A( + B)I = O& j +A l-W- lA .<求解上述两个方程，可解得未知数A和B如下:A=d一人中-；YTf“八TYL-住41诏-在l尸JTfcT'(Iy'Hl"ii)y=max(A,A+Ba)且应力叫的边缘应力比收,，按如下取用：ILCmmin(A,A+Ba)如b*°'则一丽AK丽如<7y<0,则八=1(4)剪应力下剪应力r应采用面积加权平均方法，按下式计算得到：tir=-与=j1.3.2非规则板格和曲板板格(1)参考应力参考应力的纵向、横向应力和剪应力均应采用面积加权平均方法，按下列各式计算:且边缘应力比取为：x=l“、=第3章加筋板格屈曲/极限强度的闭合公式评估方法(CFM)3.1 符号说明3.1.1 除非特别说明，下列符号及说明适用于本章：A.加强筋(不包括带板)的横截面积，mn?。a板格长边长度，见附录2表1.2.1,mm。b一板格短边长度，见附录2表1.2.1,mm。d在附录2表1.3.1中，平行于圆柱轴方向的曲板板格边长，mm。beff加强筋的有效带板宽度，mm,定义见本章3.3.3(5)。beff不考虑剪滞效应的加强筋有效带板宽度，mm,取为：Cxb当o-a>0eff'b当x0Cx附录2表1.2.1工况所定义的板格折减因子。hf加强筋的翼板宽度，mm。“、b2加强筋两侧各自的板格宽度，mm。5从带板到翼板中心的距离，mm,如图3.1.1所示，取为：% 厂g . + 0.5/IV f h -d-0.5t扁钢常腐？L2和T型材1.3型材Favk本章3.3.2(4)中定义的系数。Fwm本章3.3.2(5)中定义的系数。K加强筋的腹板高度，mm,如图3.1.1所小。1.加强筋跨距，mm,取主要支撑构件之间的间距。R曲板板格的半径，mmoRfllp板材的屈服应力，Nmm2oRetis加强筋材料的屈服应力，Nmm2oE杨氏模量，NZmm2,对钢，E=2.06×105<.V泊松比，对钢，V=0.3oS分项安全因子，取为：S=Ll,对于承受局部集中载荷(如舱口盖上的集装箱载荷、基座)的露天结构;S=1.0,对于其他结构。IP板格的厚度，mm。fw加强筋的腹板厚度，mm。z加强筋的翼板厚度，mm。X轴一平行于矩形屈曲板格长边方向的局部坐标轴。y轴一垂直于矩形屈曲板格长边方向的局部坐标轴。a附录2表1.2.1中定义的板格长宽比，取为：aa=_b系数，取为：/3=4a系数，取为：=min(3,1)v作用在板格边缘上沿X轴方向的应力，Nmm2ov作用在板格边缘上沿y轴方向的应力，Nmrn2o-i最大应力，N/mn?,见附录2表1.2.1obj最小应力，Nmm2,=j,】见附录2表1.2.1。r.弹性屈曲参考应力，Nmm2,定义为：(1)用于根据本章332(1)计算板格极限状态时:E 12( l-v/2)W(2)用于根据本章3.3.2(6)计算曲板板格极限状态时:o=I_Ie12(1-d)作用的剪应力，Nmm2oc剪切屈曲强度，NZmm2,定义见本章3.3.2(3)。边缘应力比，定义为：6=-5y=九。r应力倍增因子，当该因子使得屈曲能力相关方程成立时，九一失效时的应力倍增因子。.图3.1.1加强筋横截面及尺寸参数3. 2一般要求3.1.1 本章给出用于确定板格、加强筋、主要支撑构件、支杆、支柱，以及槽形舱壁的屈曲能力的闭合公式方法。3.1.2 应用本章要求时，作用在结构部件上的应力b*b邳7的定义参见第2章2.7。3.1.3 计算极限屈曲能力时，首先施加实际的应力组合，然后再按比例增加或者减小应力,直到本章3.3.1、3.3.2、3.3.3(4)中定义的相关方程等于1.0为止。该过程中，侧向压力应保持不变。3.1.4 结构部件的屈曲利用因子为不同屈曲模式的利用因子中的最大值。3.1.5 应用闭合公式法进行评估时，对于不同船体构件的理想化分析模型及其所需考虑的各种失效模式，见表325(1)、表325(2)o同时，表中给出了每一种失效模式所对应的计算方法和要求。加筋板格的屈曲失效模式和理论方法要求分析模型失效模式计算方法和要求描述屈曲利用因子加筋板格方法A(SP-A)加筋板格整体屈曲lowraU11sp-a加筋板格的最大屈曲利用因子，取为下列各项屈曲利用因子的最大值：3.3.1中定义的整体加筋板屈曲能力；根据3.3.2(1)中定义的方法A计算得到的板的屈曲能力；3.3.3中定义的加强筋的屈曲强度，且对于加强筋两侧的基本板格，分别单独考虑其属性(厚度、尺寸)、2.4.1中定义的侧向压力和参考应力。注：只有当3.3.1中定义的整体加筋板屈曲能力满足后才进行加强筋的屈曲能力枪查。基于方法A的板格屈曲plate加强筋屈曲，计算中应分别考虑每一个基本板格单元(EPP)两边加强筋的剖面特性(厚度、尺度)和参考应力。9Siiffens加筋板格方法B(SP-B)加筋板格的整体屈曲*lowraU-加筋板格的最大屈曲利用因子，取为下列各项屈曲利用因子的最大值：3.3.1中定义的整体加筋板屈曲能力；根据3.3.2(1)中定义的方法B计算得到基于方法B的板格屈曲plaif加强筋屈曲，计算中应分别考虑每一个基本板格单元(EPP)两边加强11niffe>er筋的剖面特性(厚度、尺度)和参考应力。的板的屈曲能力；3.3.3中定义的加强筋的屈曲强度，且对于加强筋两侧的基本板格，分别单独考虑其属性(厚度、尺寸)和参考应力。注：只有当3.3.1中定义的整体加筋板屈曲能力满足后才进行加强筋的屈曲能力检查。非加筋板格方法A(UP-A)基于方法A的板格屈曲plaleup.根据3.3.2(1)中定义的方法A计算得到的板的最大屈曲利用因子。非加筋板格方法B(UP-B)基于方法B的板格屈曲11PlQIe.根据3.3.2(1)中定义的方法B计算得到的板的最大屈曲利用因子。开口腹板开口腹板的板格屈曲'!openingopening_3.4中定义的开口处腹板最大屈曲利用因子。曲板曲板板格屈曲cu11feplae"curve-plate3.3.2(6)中定乂的曲板板格屈曲的最大利用因子。支柱、支杆、横撑材和槽形舱壁的屈曲失效模式和理论方法要求表3.2.5(2)分析模型失效模式计算方法和要求描述屈曲利用因子支杆、支柱和横撑材柱屈曲扭转屈曲扭转/柱屈曲7pillarpillar3.5中定义的支杆、支柱和横撑材的最大屈曲利用因子"pillar。槽形舱壁整体柱屈曲noveralloverall按照工6.1中定义的槽条单元柱式整体屈曲计算方法进行计算。cofr.pcorr_H按照3.6.2中定义的槽形、舱壁面板和腹板的局部屈曲计算方法进行计算。槽条面板局部屈曲rCorr-p槽条腹板局部屈曲fJCorr_w3. 3板和加强筋3.1.1 加筋板格的整体屈曲能力加筋板格的整体弹性屈曲能力分析应基于以下相关方程:cf屈曲利用因子：l,verall=九式中：J和乙见本章3.3.3(4)；c通过求解本章3.3.3(4)的PZ公式，得到满足本相关方程的7之值。3.1.2 板的屈曲能力(1)板的极限能力板的极限能力分析应基于下列相关方程：(SY(SY0/(/oSYlA(ycrS、(IqSY|山|-b-II+1+|"-L-LI=II。L)&JJ)JVf)由此得到：t=min(tl,r2,r3,l)屈曲利用因子：Hplal=-YC式中：巴,巴作用在板格边界上的正应力，NZmm2,定义见本章3.3.2(7)；作用在板格边界上的剪应力，N/mm2；ct沿屈曲板格长边方向的极限屈曲应力，Nmm2,定义见本章3.3.2(3)；o.沿屈曲板格短边方向的极限屈曲应力，Nmm定义见本章3.3.2(3)；打，九2，九3,九4对于上面每一个不同极限状态在失效时的应力倍增因子。九2和九3仅分别当S0和当NO时才考虑；B表3.3.2(1)中给出的系数;«表3.3.2(1)中给出的系数;PP板的长细比参数，定义为:Q/b.&打P.a.=max(_,1.0)PtE作用的应力Bv()且Cry00.7-0.32d砰o<0或,、<01.02.0系数8和eo的定义表3.3.2(1)(2)参考细长度参考细长度定义如下：式中：K屈曲因子，定义见本章附录2表1.2.1和表1.3.1。(3)轴向应力下的板格极限屈曲应力，Nmm2,按下式计算：%=CaKhjO,cy=Cy