多开口甲板板架结构极限承载力实验研究.pdf

第 2 期 扫 码 阅 读 全 文 第 1 4 卷 第 2 期 2 0 1 9 年 4 月 中 国 舰 船 研 究 Chinese Journalof Ship Research V o l . 1 4 N o . 2 A p r . 2 0 1 9 期 刊 网 址 w w w . s h i p - r e s e a r c h . c o m 网 络 首 发 地 址 h t t p / / k n s . c n k i . n e t / k c m s / d e t a i l / 4 2 . 1 7 5 5 . T J . 2 0 1 9 0 3 2 1 . 2 0 1 5 . 0 0 8 . h t m l 引 用 格 式 周 红 昌 ， 孔 祥 韶 ， 袁 天 ， 等 . 多 开 口 甲 板 板 架 结 构 极 限 承 载 力 实 验 研 究 ［ J ］ . 中 国 舰 船 研 究 ， 2 0 1 9 ， 1 4 （ 2 ） 4 5 - 5 0 . Z h o u H C ， K o n g X S ， Y u a n T ， e t a l . E x p e r i m e n t a l s t u d y o n t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f d e c k g r i l l a g e s t r u c t u r e w i t h m u l t i p l e o p e n i n g s ［ J ］ . C h i n e s e J o u r n a l o f S h i p R e s e a r c h ， 2 0 1 9 ， 1 4 （ 2 ） 4 5 - 5 0 . 收 稿 日 期 2 0 1 8 - 0 4 - 1 3 网 络 首 发 时 间 2 0 1 9 - 3 - 2 2 1 5 3 7 基 金 项 目 装 备 预 研 教 育 部 联 合 基 金 青 年 人 才 项 目 资 助 （ 6 1 4 1 A 0 2 0 3 3 1 0 8 ） ； 武 汉 理 工 大 学 研 究 生 优 秀 学 位 论 文 培 育 项 目 资 助 （ 2 0 1 8 - Y S - 0 2 0 ） ； 作 者 简 介 周 红 昌 ， 男 ， 1 9 9 5 年 生 ， 硕 士 生 。 研 究 方 向 船 舶 与 海 洋 工 程 结 构 安 全 性 及 可 靠 性 。 E - m a i l z h o u h o n g c h a n g w h u t . e d u . c n 孔 祥 韶 ， 男 ， 1 9 8 3 年 生 ， 博 士 ， 副 教 授 ， 硕 士 生 导 师 。 研 究 方 向 舰 船 抗 爆 抗 冲 击 。 E - m a i l 2 7 5 6 0 0 3 4 3 q q . c o m * 通 信 作 者 孔 祥 韶 多 开 口 甲 板 板 架 结 构 极 限 承 载 力 实 验 研 究 周 红 昌 1 ， 2 ， 孔 祥 韶 * 1 ， 2 ， 袁 天 1 ， 2 ， 吴 卫 国 1 ， 2 1 武 汉 理 工 大 学 高 性 能 舰 船 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 湖 北 武 汉 4 3 0 0 6 3 2 武 汉 理 工 大 学 交 通 学 院 ， 湖 北 武 汉 4 3 0 0 6 3 摘 要 ［ 目 的 目 的 ］ 为 了 研 究 多 开 口 结 构 形 式 对 甲 板 板 架 结 构 极 限 承 载 能 力 的 影 响 ， ［ 方 法 方 法 ］ 以 2 种 不 同 开 口 形 式 的 双 层 板 架 模 型 为 研 究 对 象 ， 对 其 在 轴 向 压 缩 载 荷 作 用 下 的 极 限 承 载 能 力 进 行 实 验 研 究 ， 对 比 分 析 双 开 口 甲 板 结 构 和 舷 侧 开 口 板 架 结 构 的 失 稳 破 坏 模 式 及 极 限 承 载 能 力 ， 得 到 多 开 口 甲 板 板 架 结 构 在 逐 步 崩 溃 过 程 中 甲 板 各 处 应 力 的 变 化 规 律 。 ［ 结 果 结 果 ］ 实 验 结 果 表 明 开 口 角 隅 处 应 力 集 中 现 象 明 显 ， 随 着 轴 向 压 缩 载 荷 逐 渐 增 大 ， 开 口 中 部 甲 板 应 力 急 剧 上 升 ， 多 开 口 结 构 最 终 均 在 最 大 开 口 的 中 部 发 生 失 稳 破 坏 ； 甲 板 开 口 尺 寸 对 结 构 初 始 轴 向 刚 度 的 影 响 显 著 ， 舷 侧 开 口 结 构 则 在 弹 塑 性 变 形 阶 段 对 极 限 承 载 力 的 影 响 占 主 导 地 位 。 ［ 结 论 结 论 ］ 所 提 实 验 研 究 方 法 及 结 果 可 为 此 类 甲 板 结 构 的 设 计 提 供 参 考 。 关 键 词 多 开 口 甲 板 ； 舷 侧 开 口 ； 极 限 承 载 能 力 ； 失 稳 破 坏 中 图 分 类 号 U 6 6 1 . 4 3 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 . 1 9 6 9 3 / j . i s s n . 1 6 7 3 - 3 1 8 5 . 0 1 2 7 5 E x p e r i m e n t a l s t u d y o n t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f d e c k g r i l l a g e s t r u c t u r e w i t h m u l t i p l e o p e n i n g s Z h o u H o n g c h a n g 1 ， 2 ， K o n g X i a n g s h a o * 1 ， 2 ， Y u a n T i a n 1 ， 2 ， W u W e i g u o 1 ， 2 1 K e y L a b o r a t o r y o f H i g h P e r f o r m a n c e S h i p T e c h n o l o g y o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ， W u h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， W u h a n 4 3 0 0 6 3 ， C h i n a 2 S c h o o l o f T r a n s p o r t a t i o n ， W u h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， W u h a n 4 3 0 0 6 3 ， C h i n a A b s t r a c t ［ O b j e c t i v e s ］ I n o r d e r t o s t u d y t h e i m p a c t o f t h e m u l t i - o p e n i n g s t r u c t u r e o n t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f d e c k g r i l l a g e s t r u c t u r e , ［ M e t h o d s ］ t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f t h e d o u b l e d e c k f r a m e m o d e l w i t h t w o d i f f e r e n t o p e n i n g t y p e s w a s s t u d i e d e x p e r i m e n t a l l y u n d e r t h e u n i a x i a l c o m p r e s s i o n l o a d . T h i s p a p e r i d e n t i f i e d t h e s t r e s s c h a n g e p a t t e r n o f d e c k g r i l l a g e w i t h m u l t i p l e o p e n i n g s ， b y a n a l y z i n g t h e b u c k l i n g f a i l u r e m o d e a n d u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y o f d o u b l e - o p e n i n g d e c k s t r u c t u r e a n d b r o a d s i d e o p e n i n g s t r u c t u r e i n t h e p r o c e s s o f g r a d u a l c o l l a p s e . ［ R e s u l t s ］ T h e e x p e r i m e n t r e s u l t s s h o w t h a t t h e s t r e s s c o n c e n t r a t i o n i s o b v i o u s a t t h e c o r n e r o f t h e o p e n i n g . W i t h t h e g r a d u a l i n c r e a s e o f a x i a l c o m p r e s s i o n l o a d ， t h e s t r e s s o f t h e m i d d l e d e c k o f t h e o p e n i n g i n c r e a s e s s h a r p l y ， a n d t h e m u l t i - o p e n i n g s t r u c t u r e e v e n t u a l l y s u f f e r s b u c k l i n g f a i l u r e i n t h e m i d d l e o f t h e b i g g e s t o p e n i n g . T h e d e c k o p e n i n g s i z e h a s a s i g n i f i c a n t i m p a c t o n t h e i n i t i a l a x i a l s t i f f n e s s o f t h e s t r u c t u r e ， w h i l e t h e s i d e o p e n i n g s t r u c t u r e h a s a d o m i n a n t i n f l u e n c e o n t h e u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y i n t h e e l a s t o p l a s t i c d e f o r m a t i o n s t a g e . ［ C o n c l u s i o n s ］ T h e e x p e r i m e n t a l r e s e a r c h m e t h o d s a n d r e s u l t s c a n p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e d e s i g n o f s u c h d e c k s t r u c t u r e s . K e y w o r d s d e c k w i t h m u l t i p l e o p e n i n g s ； b r o a d s i d e o p e n i n g ； u l t i m a t e b e a r i n g c a p a c i t y ； b u c k l i n g f a i l u r e downloaded from www.ship-中 国 舰 船 研 究 第 1 4 卷 0 引 言 在 多 开 口 甲 板 结 构 设 计 中 ， 开 口 区 域 的 布 置 形 式 、 尺 寸 等 因 素 对 船 体 梁 极 限 承 载 能 力 的 影 响 一 直 是 设 计 者 关 注 的 问 题 ［ 1 - 2 ］ 。 当 船 舶 甲 板 或 舷 侧 具 有 开 口 结 构 时 ， 局 部 典 型 结 构 的 失 稳 破 坏 将 对 整 船 极 限 承 载 能 力 产 生 一 定 影 响 。 同 时 ， 开 口 区 域 的 布 置 位 置 对 船 体 梁 的 破 坏 模 式 也 会 产 生 显 著 影 响 。 因 此 ， 研 究 开 口 区 域 的 布 置 形 式 及 其 相 邻 区 域 甲 板 结 构 的 失 效 诱 因 对 于 提 高 船 体 结 构 极 限 承 载 能 力 具 有 重 要 意 义 ［ 3 ］ 。 加 筋 板 作 为 最 常 见 的 船 体 结 构 之 一 ， 研 究 强 力 甲 板 处 加 筋 板 结 构 在 轴 向 压 缩 载 荷 作 用 下 的 极 限 承 载 能 力 至 关 重 要 ［ 4 ］ 。 崔 维 成 等 ［ 5 ］ 基 于 大 挠 度 理 论 ， 导 出 了 计 及 初 始 挠 度 、 焊 接 残 余 应 力 、 横 向 应 力 和 垂 向 载 荷 等 影 响 的 加 筋 板 格 有 效 带 板 宽 度 的 理 论 计 算 公 式 。 P a i k 等 ［ 6 - 7 ］ 通 过 采 用 有 限 元 方 法 对 加 筋 板 在 轴 向 载 荷 及 侧 向 压 力 作 用 下 的 极 限 承 载 力 进 行 研 究 ， 分 析 了 初 始 缺 陷 、 加 载 方 式 对 其 极 限 承 载 能 力 的 影 响 。 X u 等 ［ 8 ］ 采 用 实 验 与 有 限 元 对 比 分 析 的 方 法 ， 确 定 了 与 实 测 结 果 相 符 的 初 始 缺 陷 系 数 ， 发 现 在 相 同 缺 陷 幅 值 情 况 下 ， 初 始 挠 度 的 形 状 对 加 筋 板 失 稳 模 式 有 着 重 要 影 响 ， 但 对 整 体 极 限 承 载 力 的 影 响 较 小 。 王 东 海 等 ［ 9 ］ 结 合 纵 向 甲 板 板 格 的 合 成 应 力 和 舱 口 角 隅 的 疲 劳 强 度 对 甲 板 大 开 口 结 构 的 强 度 进 行 了 评 估 。 Y u 等 ［ 1 0 - 1 1 ］ 和 K w o n ［ 1 2 ］ 等 研 究 了 方 形 开 口 的 位 置 、 形 状 及 面 积 等 参 数 对 极 限 强 度 的 影 响 ， 归 纳 出 了 结 构 极 限 强 度 的 折 减 参 数 计 算 公 式 。 上 述 文 献 的 研 究 对 象 均 为 连 续 加 筋 板 或 甲 板 仅 存 在 单 一 开 口 的 模 型 ， 尚 未 探 讨 多 开 口 及 开 口 位 置 的 布 置 形 式 对 甲 板 整 体 结 构 轴 向 受 压 稳 定 性 的 影 响 规 律 。 鉴 于 此 ， 本 文 将 在 设 计 制 作 的 甲 板 及 舷 侧 开 口 板 架 模 型 和 双 开 口 甲 板 板 架 结 构 模 型 的 基 础 上 ， 观 测 2 种 模 型 在 轴 向 压 缩 载 荷 作 用 下 失 稳 破 坏 的 完 整 过 程 ， 详 细 阐 述 应 力 的 变 化 特 点 ， 对 比 分 析 开 口 位 置 对 整 体 结 构 的 屈 曲 失 效 模 式 和 极 限 承 载 能 力 的 影 响 。 1 模 型 方 案 设 计 1 . 1 多 开 口 板 架 结 构 模 型 设 计 为 了 研 究 多 开 口 布 置 形 式 对 甲 板 板 架 结 构 极 限 承 载 能 力 的 影 响 ， 以 甲 板 及 舷 侧 结 构 为 考 察 目 标 ， 分 别 设 计 了 不 同 开 口 形 式 的 甲 板 板 架 结 构 模 型 （ 模 型 1 和 模 型 2 ） 。 图 1 和 图 2 所 示 模 型 1 分 别 为 甲 板 及 舷 侧 开 口 板 架 结 构 ； 图 3 所 示 模 型 2 为 甲 板 具 有 2 个 开 口 且 尺 寸 不 同 的 板 架 结 构 ， 其 中 舷 侧 结 构 为 连 续 板 材 。 以 上 图 中 ， 数 值 单 位 均 为 m m 。 多 开 口 板 架 结 构 模 型 的 材 料 均 为 Q 3 4 5 B 钢 。 表 1 给 出 了 模 型 各 构 件 的 尺 寸 。 1 . 2 实 验 工 装 及 应 力 测 点 布 置 1 . 2 . 1 边 界 条 件 模 型 1 与 模 型 2 在 固 定 端 均 采 用 固 支 边 界 条 3 2 8 5 8 2 8 5 8 1 2 4 6 . 5 8 9 3 7 1 8 . 5 4 2 7 4 6 5 图 1 模 型 1 甲 板 结 构 图 F i g . 1 D e c k s t r u c t u r e d i a g r a m o f m o d e l 1 2 8 5 8 - 2 8 . 8 3 - 5 3 3 4 5 0 . 5 1 0 1 3 . 5 3 2 6 0 1 5 0 3 3 5 0 2 8 5 8 6 0 2 3 9 7 0 4 3 3 5 0 4 4 R 1 3 3 3 5 0 7 7 2 3 5 1 9 2 5 8 0 - 5 3 4 - 4 8 3 3 4 3 图 3 模 型 2 甲 板 结 构 图 F i g . 3 D e c k s t r u c t u r e d i a g r a m o f m o d e l 2 3 3 7 0 - 2 8 . 8 3 - 5 3 3 4 5 0 . 5 5 4 0 5 1 0 3 3 R 1 6 5 1 5 0 0 3 1 0 3 5 2 5 8 0 - 5 3 4 - 4 8 3 3 4 4 4 4 5 4 4 5 3 3 4 4 5 1 3 0 0 1 5 6 0 5 4 8 5 2 . 5 5 2 . 5 图 2 模 型 1 舷 侧 结 构 图 F i g . 2 B r o a d s i d e s t r u c t u r e d i a g r a m o f m o d e l 1 构 件 舷 侧 开 口 甲 板 长 多 开 口 甲 板 长 0 1 甲 板 边 缘 纵 骨 舷 侧 板 高 尺 寸 / m m 2 8 6 0 3 3 7 0 - 2 8 . 8 3 4 6 5 构 件 甲 板 宽 甲 板 普 通 横 梁 甲 板 强 横 梁 甲 板 其 他 纵 骨 尺 寸 / m m 2 5 8 0 - 4 8 3 - 5 3 4 - 5 3 3 表 1 多 开 口 板 架 结 构 主 要 构 件 尺 寸 T a b l e 1 T h e m a i n d i m e n s i o n s o f d e c k g r i l l a g e s t r u c t u r e w i t h m u l t i p l e o p e n i n g s 4 6 downloaded from www.ship-第 2 期 件 ， 加 载 端 采 用 简 支 边 界 条 件 ［ 1 2 ］ 。 为 实 现 固 支 和 简 支 边 界 条 件 ， 设 计 了 加 载 端 和 固 定 端 的 约 束 工 装 。 在 模 型 舷 顶 列 板 两 侧 焊 接 了 一 定 长 度 的 圆 钢 ， 并 镶 套 在 与 地 面 固 定 连 接 的 钢 制 滑 道 内 ， 使 模 型 在 长 度 方 向 可 自 由 滑 动 ， 而 沿 高 度 方 向 无 法 运 动 ， 以 此 满 足 加 载 端 简 支 边 界 条 件 的 要 求 ， 如 图 4 （ a ） 所 示 。 固 定 端 的 实 验 工 装 一 端 与 甲 板 板 架 结 构 模 型 焊 接 ， 另 一 端 与 门 架 栓 接 ， 以 此 满 足 固 支 条 件 的 要 求 ， 如 图 4 （ b ） 所 示 。 1 . 2 . 2 加 载 方 案 及 设 备 布 置 按 照 上 述 约 束 工 装 的 连 接 方 式 ， 将 模 型 固 定 在 门 架 之 间 。 加 载 端 通 过 采 用 6 台 水 平 固 定 在 门 架 与 模 型 之 间 的 液 压 千 斤 顶 进 行 轴 向 压 缩 载 荷 的 施 加 。 6 台 千 斤 顶 由 同 一 液 压 油 泵 提 供 顶 升 压 力 ， 在 液 压 千 斤 顶 端 头 与 模 型 之 间 固 定 有 一 套 压 力 传 感 器 ， 以 实 时 记 录 轴 向 压 缩 载 荷 值 。 在 模 型 两 端 均 匀 布 置 有 3 对 百 分 表 位 移 计 ， 取 两 端 百 分 表 位 移 计 数 据 差 值 的 平 均 值 作 为 模 型 轴 向 压 缩 的 位 移 。 2 种 甲 板 板 架 结 构 模 型 采 用 相 同 的 加 载 方 案 ， 图 5 所 示 为 加 载 实 验 示 意 图 。 表 2 给 出 了 2 种 甲 板 板 架 结 构 模 型 进 行 轴 向 压 缩 实 验 时 采 用 的 相 关 仪 器 及 设 备 。 1 . 2 . 3 应 力 测 点 的 布 置 方 案 在 2 种 板 架 结 构 （ 模 型 1 和 模 型 2 ） 的 甲 板 上 布 置 有 一 定 数 量 的 应 变 片 ， 用 于 记 录 实 验 中 多 开 口 板 架 结 构 的 甲 板 应 力 变 化 情 况 。 为 进 行 对 比 验 证 ， 如 图 6 所 示 ， 在 模 型 1 的 甲 板 板 架 结 构 左 侧 布 置 了 4 0 个 应 变 测 点 （ A 1 A 4 0 ） 。 因 该 板 架 结 构 为 对 称 结 构 ， 故 右 侧 布 置 的 测 点 数 目 相 应 减 少 ， 实 际 只 布 置 了 3 0 个 应 变 测 点 （ B 1 ～ B 3 0 ） 。 甲 板 开 口 区 域 为 主 要 关 注 对 象 ， 在 加 载 过 程 中 ， 因 其 主 应 力 方 向 无 法 精 准 确 定 ， 故 均 采 用 三 相 应 变 片 进 行 监 测 ， 其 他 区 域 则 沿 甲 板 长 度 方 向 布 置 单 相 应 变 片 。 （ a ） 简 支 边 界 （ b ） 固 支 边 界 图 4 模 型 的 边 界 条 件 F i g . 4 T h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f t h e m o d e l 图 5 模 型 加 载 实 验 示 意 图 F i g . 5 S c h e m a t i c d i a g r a m o f l o a d i n g i n t h e m o d e l e x p e r i m e n t 压 力 传 感 器 液 压 千 斤 顶 液 压 千 斤 顶 百 分 表 简 支 端 简 支 端 门 架 固 支 端 仪 器 及 设 备 液 压 千 斤 顶 / 台 应 变 仪 和 数 据 采 集 系 统 / 套 应 变 片 电 缆 安 装 调 试 工 具 压 力 传 感 器 及 显 示 放 大 器 / 套 百 分 表 位 移 计 / 套 数 量 6 1 若 干 若 干 若 干 1 6 用 途 加 载 测 量 结 构 应 力 测 量 结 构 应 力 信 号 传 输 安 装 调 试 设 备 监 测 载 荷 监 测 位 移 表 2 实 验 采 用 的 相 关 仪 器 设 备 T a b l e 2 R e l a t e d i n s t r u m e n t s a n d e q u i p m e n t s i n t h e e x p e r i m e n t 图 6 模 型 1 的 测 点 布 置 图 F i g . 6 L a y o u t o f t h e m e a s u r i n g p o i n t s o n m o d e l 1 高 度 方 向 长 度 方 向 A 3 8 A 3 6 A 3 9 A 4 0 A 3 5 A 3 1 A 3 7 A 3 4 A 3 2 A 2 8 A 3 3 A 3 0 A 2 9 A 2 5 A 2 3 A 2 4 A 2 0 A 1 8 A 2 1 A 2 6 A 2 7 A 2 2 A 1 5 A 1 7 A 1 9 A 1 6 A 1 6 A 9 A 1 0 A 7 A 8 A 2 A 3 A 1 1 A 1 4 A 1 3 A 1 2 A 1 A 5 A 4 A 6 B 2 B 3 B 4 B 1 B 6 B 7 B 5 B 8 B 9 B 1 0 B 1 2 B 1 1 B 1 7 B 1 8 B 1 6 B 2 2 B 2 0 B 2 1 B 1 9 B 1 5 B 1 5 B 1 4 B 1 3 B 2 3 B 3 0 B 2 9 B 2 7 B 2 8 B 2 6 B 2 4 B 2 5 周 红 昌 等 多 开 口 甲 板 板 架 结 构 极 限 承 载 力 实 验 研 究 4 7 downloaded from www.ship-中 国 舰 船 研 究 第 1 4 卷 同 理 ， 根 据 相 同 的 测 点 布 置 原 则 ， 在 模 型 2 的 甲 板 板 架 结 构 上 布 置 了 相 应 数 量 的 应 力 测 点 ， 如 图 7 所 示 。 2 模 型 实 验 2 . 1 加 载 过 程 为 了 检 查 数 据 采 集 系 统 的 有 效 性 并 释 放 焊 接 残 余 应 力 ， 在 极 限 破 坏 实 验 前 先 进 行 了 3 次 小 载 荷 加 载 ［ 1 3 ］ 。 根 据 数 据 采 集 系 统 监 测 到 的 各 测 点 的 应 变 情 况 ， 将 测 量 失 效 的 应 变 片 进 行 替 换 ， 以 保 证 测 量 系 统 的 准 确 性 。 加 载 时 ， 按 6 0 k N 的 载 荷 增 量 步 逐 级 加 载 ， 表 3 给 出 了 3 次 预 加 载 的 最 终 载 荷 数 值 。 在 进 行 破 坏 实 验 时 ， 载 荷 增 量 步 减 小 ， 调 整 为 2 0 k N ， 直 至 结 构 发 生 失 稳 破 坏 为 止 。 2 . 2 结 果 分 析 2 . 2 . 1 破 坏 模 式 对 比 分 析 1 ） 模 型 1 。 在 进 行 加 载 实 验 时 ， 当 轴 向 压 缩 载 荷 增 加 至 8 8 8 k N 时 ， 随 着 载 荷 的 进 一 步 增 加 ， 模 型 1 开 口 区 域 中 部 发 生 了 明 显 的 屈 曲 现 象 。 压 力 传 感 器 的 检 测 数 据 显 示 ， 此 时 板 架 结 构 的 承 载 能 力 明 显 下 降 ， 说 明 此 时 结 构 已 发 生 失 稳 破 坏 。 图 8 所 示 为 模 型 1 在 轴 向 载 荷 作 用 下 发 生 失 稳 破 坏 后 甲 板 及 舷 侧 结 构 大 开 口 区 域 的 破 坏 模 式 。 在 实 验 过 程 中 ， 模 型 1 右 边 舷 侧 结 构 大 开 口 处 的 甲 板 首 先 发 生 明 显 的 下 扰 （ 凹 陷 ） 现 象 ， 且 下 扰 幅 值 不 断 增 大 。 随 着 轴 向 载 荷 的 增 大 ， 模 型 1 开 口 区 域 右 侧 甲 板 结 构 与 纵 舱 壁 连 接 处 出 现 了 明 显 的 褶 皱 现 象 ， 整 体 板 架 最 后 的 破 坏 模 式 表 现 为 右 侧 甲 板 失 稳 破 坏 。 2 ） 模 型 2 。 在 进 行 加 载 实 验 时 ， 当 轴 向 压 缩 载 荷 达 到 1 1 3 4 . 6 k N 并 持 续 增 大 时 ， 模 型 2 甲 板 开 口 两 侧 同 时 出 现 了 明 显 的 褶 皱 现 象 。 模 型 2 的 破 坏 区 域 与 模 型 1 的 类 似 ， 均 在 甲 板 开 口 中 部 发 生 崩 溃 ， 且 失 稳 破 坏 模 式 也 基 本 相 同 。 但 模 型 2 在 破 坏 前 的 加 载 过 程 中 ， 相 较 于 有 舷 侧 开 口 的 模 型 1 ， 甲 板 变 形 不 明 显 ， 其 失 稳 破 坏 过 程 具 有 一 定 的 突 发 性 。 2 . 2 . 2 甲 板 应 力 变 化 特 点 1 ） 模 型 1 。 图 1 0 和 图 1 1 所 示 为 模 型 1 甲 板 左 、 右 两 侧 的 应 力 变 化 情 况 。 由 图 1 0 可 知 ， 在 加 载 的 初 始 过 程 中 ， 结 构 处 于 弹 性 变 形 阶 段 ， 当 压 缩 载 荷 超 过 5 8 t f 后 ， 各 测 点 的 应 力 急 剧 增 大 ， 此 时 结 构 进 入 弹 塑 性 变 形 阶 段 。 其 中 ， 三 相 应 变 片 A 2 3 A 2 5 及 A 3 2 A 3 4 对 应 的 开 口 右 侧 甲 板 中 部 与 舷 侧 交 接 处 发 生 了 褶 皱 现 象 ， 应 力 增 长 速 率 明 显 高 于 其 他 区 域 。 当 结 构 发 生 失 稳 破 坏 时 ， 右 侧 甲 板 出 现 了 大 面 积 的 凹 陷 ， 而 单 相 应 变 片 A 2 7 、 三 相 应 变 片 A 1 2 A 1 4 对 应 的 甲 图 7 模 型 2 的 甲 板 测 点 布 置 图 F i g . 7 L a y o u t o f t h e m e a s u r i n g p o i n t s o n m o d e l 2 A 7 6 B 2 B 3 B 4 B 1 B 6 B 7 B 5 B 8 B 9 B 1 0 B 1 2 B 1 1 B 1 7 B 1 8 B 1 6 B 2 2 B 2 0 B 2 1 B 1 9 B 1 5 B 1 4 B 1 3 B 2 3 B 2 9 B 2 4 A 7 3 B 2 5 B 2 7 B 2 8 B 3 0 B 3 2 B 3 3 B 3 1 B 3 2 B 7 6 B 7 4 B 7 2 B 7 0 A 7 5 A 7 1 A 6 3 A 6 5 A 6 4 B 6 1 B 6 0 B 6 2 B 6 9 A 6 7 A 6 6 A 6 8 A 5 9 A 5 8 A 5 6 A 5 7 A 5 5 A 5 4 A 5 2 A 5 3 A 5 1 A 4 8 A 4 9 A 5 0 A 4 7 A 4 5 A 4 6 A 4 2 A 4 3 A 4 4 A 3 7 A 3 5 B 3 8 B 4 1 B 3 6 B 4 0 B 3 9 B 2 6 模 型 1 2 预 加 载 的 最 终 载 荷 / k N 第 1 次 4 8 0 3 6 0 第 2 次 5 4 0 6 0 0 第 3 次 5 4 0 6 0 0 表 3 预 加 载 最 终 载 荷 值 T a b l e 3 F i n a l l o a d v a l u e s o f p r e l o a d i n g 图 8 模 型 1 的 屈 曲 破 坏 模 式 F i g . 8 B u c k l i n g d a m a g e m o d e o f m o d e l 1 图 9 模 型 2 的 屈 曲 破 坏 模 式 F i g . 9 B u c k l i n g d a m a g e m o d e o f m o d e l 2 4 8 downloaded from www.ship-第 2 期 板 凹 陷 区 域 和 舷 侧 开 口 两 端 对 应 的 甲 板 区 域 ， 此 时 应 力 幅 值 陡 增 。 由 图 1 1 可 知 ， 模 型 1 左 侧 甲 板 应 力 变 化 较 为 平 缓 ， 当 轴 向 压 缩 载 荷 达 到 6 5 t f 后 才 开 始 进 入 弹 塑 性 变 形 阶 段 。 虽 然 开 口 左 侧 甲 板 的 变 形 没 有 右 侧 甲 板 的 明 显 ， 但 其 对 应 区 域 测 点 应 变 片 B 1 9 ～ B 2 1 和 B 2 6 B 2 8 的 应 力 也 明 显 高 于 其 他 区 域 。 对 比 模 型 1 开 口 左 、 右 两 侧 相 同 区 域 测 点 的 应 力 变 化 情 况 可 以 发 现 ， 在 弹 性 变 形 范 围 内 两 侧 甲 板 的 应 力 情 况 基 本 相 同 。 当 模 型 1 进 入 弹 塑 性 变 形 阶 段 后 ， 开 口 右 侧 的 甲 板 与 舷 侧 相 邻 区 域 的 应 力 增 量 明 显 大 于 左 侧 ， 其 他 区 域 则 无 明 显 差 别 。 2 ） 模 型 2 。 图 1 2 和 图 1 3 所 示 为 模 型 2 甲 板 左 、 右 两 侧 的 应 力 变 化 情 况 。 相 较 于 甲 板 及 舷 侧 同 时 具 有 开 口 的 板 架 结 构 （ 模 型 1 ） 而 言 ， 甲 板 双 开 口 板 架 结 构 （ 模 型 2 ） 的 弹 性 变 形 范 围 更 大 ， 当 进 入 弹 塑 性 变 形 阶 段 后 ， 结 构 迅 速 发 生 失 稳 破 坏 。 由 图 1 2 和 图 1 3 可 知 ， 模 型 2 甲 板 右 侧 在 加 载 载 荷 达 到 1 0 7 t f 前 主 要 发 生 的 是 弹 性 变 形 ， 当 轴 向 压 缩 载 荷 达 到 1 0 7 t f 后 ， 板 架 结 构 应 力 集 中 区 域 开 始 发 生 塑 性 变 形 并 失 稳 。 三 相 应 变 片 B 1 8 ～ B 2 0 及 A 5 6 ～ A 5 8 所 在 测 点 区 域 在 弹 性 变 形 阶 段 结 束 后 ， 结 构 发 生 塑 性 变 形 ， 产 生 了 明 显 的 褶 皱 现 象 。 在 加 载 过 程 中 ， 该 区 域 的 应 力 始 终 大 于 其 他 区 域 。 随 着 加 载 的 轴 向 载 荷 逐 渐 增 大 ， 该 处 的 结 构 较 其 他 区 域 的 结 构 先 发 生 失 稳 破 坏 。 如 图 1 3 所 示 ， 三 相 应 变 片 B 2 2 B 2 4 及 B 2 5 B 2 7 虽 设 置 在 开 口 角 隅 附 近 ， 但 测 量 得 到 的 应 力 幅 值 仍 然 较 小 。 2 . 2 . 3 极 限 承 载 力 对 比 图 1 4 所 示 为 模 型 1 和 模 型 2 的 载 荷 位 移 曲 线 。 对 比 2 种 模 型 在 加 载 初 始