交叉结构在面内冲压载荷作用下的损伤变形机理研究

王秀飞， 刘 昆， 沈超明， 王加夏

(江苏科技大学 船舶与海洋工程学院， 江苏 镇江 212003)

船舶碰撞搁浅事故频发，事故往往造成人员伤亡、经济损失、环境污染等灾难性后果，因此开展碰撞搁浅研究具有重要意义。在遭遇碰撞搁浅事故时，船体舷侧和船底结构中的交叉构件(舷侧纵桁与肋骨，船底纵桁与肋板)作为主要强力承载构件往往会受到面内载荷的作用而发生明显变形破坏。该类结构通常会主要承受碰撞搁浅事故载荷，需在设计分析中予以重点关注。

在船舶碰撞搁浅的相关研究中，学者们大多研究了船体外板与腹板梁在不同冲击物体下的损伤变形，并推导得到相关解析预报公式。如Wang等[1-5]对舷侧外板的变形进行了研究，提出多种解析公式预报变形阻力。傅杰等[6-7]对腹板梁在横向载荷下的变形开展了相关试验及仿真研究，并对横向载荷下腹板梁的结构抗力等进行解析预报。当交叉结构在其交叉轴线位置受到轴向压载时，交叉结构在失稳前会产生一定的压缩变形，相比于单块肋板受载情况更为复杂。针对该类问题Haris等[8-9]推导了交叉结构整体受压时的抗力计算公式，并研究了交叉结构在平面载荷下的屈曲变形过程。Hayduk等[10]分别对交叉结构、T型结构和L型结构在面载荷下的变形开展了研究，推导了平均抗力的解析计算公式。Yang等[11]开展试验研究了交叉结构和T型结构受压时的能量吸收情况以及平均抗压强度。但上述对交叉结构的研究均为面载荷，交叉结构外侧为自由边界，而当撞击船艏较小或者礁石较为尖锐时，交叉结构位置往往是受到局部载荷，故本文研究交叉结构在局部载荷下的损伤机理。……