船体结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,研究船舶结构在极限载荷作用下的力学行为和力学性能,评估结构安全性能是船舶结构设计与评估中一项必不可少的工作。随着船舶行业的发展,船舶设计趋于大型化、高速化、轻量化,船舶在运营过程中可能会遭受到更加恶劣的海洋环境,对船舶结构的要求会进一步提高。工程设计上采用静力的方法对船舶结构极限强度进行评估在目前阶段是被认可的,但船舶结构在极限动态载荷作用下的响应相对静态响应会更加强烈,船舶结构能否满足更加恶劣的海洋环境是船舶业界工作者们急需解决的问题。由于解析法和经验公式对于船体梁极限强度的不适用性以及实船试验中存在的诸多困难和不经济性,本文从数值模拟的角度来分析船体梁在动态极限弯矩载荷作用下的动态响应和力学性能。采用非线性有限元方法,考虑材料非线性、几何非线性对加筋板、甲板板架以及船体梁结构的动态响应以及动屈曲现象进行研究,主要研究内容如下:(1)研究加筋板单元在轴向载荷作用下的失效模式、极限强度以及考虑静态载荷和动态载荷作用的差别。通过非线性有限元方法,计算加筋板单元结构在考虑几何初始缺陷、边界条件影响下的失效模式,得到极限状态下结构的应力应变曲线。同时基于传统静力极限强度概念和动态计算方法,分别计算在施加轴向位移和轴向力的动态时历载荷下的极限强度值并进行对比分析;(2)研究甲板板架结构在极限载荷作用下的静、动态响应过程。采用传统静态极限强度计算方法对甲板板架极限强度进行计算,得到甲板板架结构的静力失效过程及静力极限强度。考虑实际动态载荷作用于甲板板架结构,将动态载荷时历化分为随波浪周期变化的动态载荷和极短时间内的砰击载荷,分析在两种动态载荷作用下甲板板架结构的动态响应;(3)研究船体梁结构的静力极限强度值和动态载荷作用下的失效模式及极限极限强度值。选取中部弯矩最大所在的舱段和两边的延长段作为船体梁舱段有限元模型。基于传统静力分析方法和动态方法分别研究船体梁结构在中拱和中垂状态下极限强度和失效模式,研究极限状态和失效状态下船体梁各结构的动力响应、应力-应变分布情况。分析静态和动态极限载荷作用下船体梁结构的响应的差别,提出动态载荷作用下船体极限强度的评估方法;(4)研究影响船体梁结构动响应参数的敏感度,例如不同载荷周期、砰击和动态载荷峰值、船体梁结构的初始几何缺陷以及结构尺寸等等。基于规范静力极限强度评估方法,提出一种在动态极限载荷作用下船体梁结构动态极限弯曲能力的确定方法和动极限强度的评估方法。