【導(dǎo)讀】damages. GeWang*,YongjunChen,HanqingZhang,HuaPeng. 1.Introduction

　　

【正文】 算，在緊急情況下和補(bǔ)救的情況下。 一般的，船設(shè)計(jì)用于承受正常情況下的載重。在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，它的設(shè)計(jì)是維持船體結(jié)構(gòu)完整和使船一般狀況下的運(yùn)行。通常以最多載荷的情況作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)載況。 為保存船只和它的貨物不遭受損壞是船只設(shè)計(jì)的必要點(diǎn)，所以已經(jīng)開始注重分艙設(shè)計(jì)。我國和國際上已經(jīng)制定了明確的標(biāo)準(zhǔn)來劃分水密艙壁。而對于碰撞后的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，擱淺或者內(nèi)部受損并不受到關(guān)注。公眾的關(guān)注在逐漸增強(qiáng)關(guān)于船舶船舶失事、貨船的海上生存能力，或者由于船失事而引起的海上石油污染。這些促使設(shè)計(jì)和程序上在分析方式上的提升在危險(xiǎn)載況下，尤其是船在擱淺和碰撞下的載荷。船可能在事故后斷裂，由于縱向強(qiáng)度上的不足，然而船體強(qiáng)度的研究是很少的，雖然有一些關(guān)于剩余強(qiáng)度方面的文章，但有待深討。文章就一個關(guān)于縱向強(qiáng)度的調(diào)查提出報(bào)告，一個關(guān)于船體外殼碰撞和擱淺的調(diào)查。梁和桁架的剖面模數(shù)將考慮在內(nèi)。我們的目的在于獲得一個方便可靠的關(guān)系式來評價剩余船體梁的強(qiáng)度，一個可以用在緊急的狀況下方便可靠的方法去判定的方法。理論分析并得出解析公式。典型設(shè)計(jì)的67型商船，21型雙殼油船，18型油船。22型單殼油船和6型集裝箱船。當(dāng)船在失去部分船底板和邊板，將被分析并以此獲得一個簡單方程去推測破損船的的剩余強(qiáng)度。2. 假設(shè)和分析方法 它已被應(yīng)用于實(shí)際中，以簡支梁理論去分析船體的總縱彎曲，很多實(shí)驗(yàn)也已證明船體的實(shí)際彎曲與簡支梁理論分析的結(jié)果十分符合。 船體梁的剖面模數(shù)反應(yīng)了船體結(jié)構(gòu)主要的彎曲強(qiáng)度。計(jì)算船體中橫剖面模數(shù)是船體設(shè)計(jì)過程中相當(dāng)重要的一個步驟。縱向連續(xù)構(gòu)件參與剖面模數(shù)的計(jì)算，而將同時影響張力和壓力的構(gòu)件當(dāng)做船體梁的部分。船底部和上甲板處的剖面模數(shù)是通過將剖面對水平中和軸的慣性矩除以兩者分別到中和軸的距離得到。 船體的極限強(qiáng)度 船體的剖面模數(shù)只是初步的屈服強(qiáng)度的象征，而通常的并不代表船體受到的最大的彎曲強(qiáng)度。板材和骨材在拉伸逐步接近屈服極限的過程中會經(jīng)歷彈性彎曲、塑性變形、后屈曲、屈服、斷裂。 極限強(qiáng)度就是求得剛好讓結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)時的那個應(yīng)力值——臨界應(yīng)力 對于船體梁和船體結(jié)構(gòu)的認(rèn)識的不斷提高，致使各種方法上的提升。ISSC2000特別理事會引薦了stateoftheart技術(shù)用于預(yù)測船體梁的極限強(qiáng)度。該委員會進(jìn)行了廣泛的基準(zhǔn)計(jì)算并對這些方法中的不確定度做了評測。 在所有的方法中，簡化分析法是最受設(shè)計(jì)師們喜愛的，這種方法省略了建模的時間，它通?？紤]先進(jìn)行折減并能提供出可靠的結(jié)果，在大量的研究中已經(jīng)將簡化分析法作為他們估算極限強(qiáng)度的方法。 破損度 每次的事故都是不一樣的，導(dǎo)致的損失也是不同的，船在事故后需要很多因數(shù)來描述船體的破損程度。一個精確的描述可以輕松的的概括幾頁的內(nèi)容甚至更多，即使不是所有的數(shù)據(jù)在估算后船體強(qiáng)度時都是必須的。簡單的說，本文用的定義雖然方便了估計(jì)，但仍有例外的時候。 對于擱淺，假設(shè)船底板和其縱向附體不計(jì)，同時主梁沒有在擱淺的情況下?lián)p壞。這些研究調(diào)查了大量的擱淺事件，輕微受損直到80%的型寬從的嚴(yán)重?fù)p壞。 對于碰撞損壞，假設(shè)邊板和相關(guān)的縱向骨材不計(jì)，損壞從上甲板邊緣開始到船體下端，甲板邊板和縱艙壁在假設(shè)中是完整的，大面積的舷側(cè)外板的不計(jì)的從型深的5%到40%處。 這種上述提到的假設(shè)方法，用于簡單的定義損壞，只用一項(xiàng)系數(shù)來描述損壞，避免引進(jìn)新的參數(shù)，重點(diǎn)是船體與水的第一層屏障船殼板，附體對于破損的船體來說可以不計(jì)，在假設(shè)是可作為污點(diǎn)來處理，相對于相對較厚度的船殼板。 對于船體的破損程度有其它假設(shè),在ABS的規(guī)定中估算船體梁的剩余強(qiáng)度，擱淺損壞發(fā)生在船底船體梁的一定深度下。碰撞損壞包括甲板邊板和舷側(cè)艙壁。Paik以及其他人在定義碰撞和擱淺，并根據(jù)根據(jù)ABS規(guī)范作了進(jìn)一步的研究。Wang以及他人分析了大量的船底損壞事件，從微小的到嚴(yán)重的，Wang以及他人也研究了船底梁損壞甚至船底板損壞的情況。 結(jié)果呈現(xiàn) 有兩種方法用于計(jì)算船體的縱向彎曲強(qiáng)度、主船體剖面模數(shù)和屈曲強(qiáng)度。甲板和船底的橫剖面模數(shù)、船底屈曲強(qiáng)度在中垂和中拱情況下被估算并無因次化，且都與完整情況下作比較。 底部損壞被表示成與型寬的比值，舷側(cè)的損壞程度被表示為與型深的比值。 調(diào)查關(guān)注于典型商船船中剖面處。船中以外的剖面在此文中不作分析，但是要作相類似的分析并不難。3. 簡單一次方程式計(jì)算剩余剖面模數(shù) 圖一是一幅橫剖面草圖，描繪了船的主要幾何參數(shù)，略去一些多余的細(xì)節(jié)，這可以代表一條雙殼油船的橫剖面、集裝箱船、單殼油船或其它一些典型船，陰影部分假設(shè)是由于碰撞和擱淺兒失去的地方。 對于一條完整的船體，橫剖面面積，中和軸到基線、上甲板的距離，慣性矩，橫剖面系數(shù)，分別為A、I和中性軸到上甲板的橫剖面面積和中性軸到船底的橫截面面積，在實(shí)際生產(chǎn)中用于估算船體強(qiáng)度。 △A 表示橫剖面上的失去的結(jié)構(gòu)，中性軸到基線的距離是C（完整的船），當(dāng)△A 在中性軸之上C具有好的意義，中性軸將移動的△ 表示為 （1）這里 (2） 中性軸移動，此時慣性矩變?yōu)? I180。= （3） 將（1）帶入（2）得 I180。= （4）從中和軸為起點(diǎn)的距離，當(dāng)距離Z在中性軸上時，剖面模數(shù)為 （5） 將（1）帶入（3），用I/Z代替得 （6） 該方程的擴(kuò)展,忽略高階項(xiàng)r，剖面模數(shù)無因次化剖面模數(shù)，z在中和軸以上 （7） 通過一個類似的程序，下列方程表示為z在中和軸以下: （8） 方程(1)(8)適用于一般的情形,這里有一個橫剖面上的損失