【散货船货舱局部屈曲实验边界条件】

散货船货舱作为承载大宗散货的核心区域，其结构稳定性直接影响船舶安全。局部屈曲作为典型失效模式，需通过实验边界条件的精准设定模拟真实工况。本文结合散货船结构特性和行业规范，探讨局部屈曲实验的关键边界条件设计方法。

一、结构约束条件设定

舱壁固定边界模拟

根据IACS共同结构规范要求，货舱槽型横舱壁与船体连接处需设置为固支边界条件实验中采用高刚度夹具固定舱壁边缘，限制六个自由度位移，模拟焊接结构对变形约束作用。对于底凳与内底相交节点等应力集中区域，需在模型端部施加等效弯矩平衡条件，避免边界效应干扰

几何非线性的处理

采用弧长法迭代算法，结合非线性接触分析，准确追踪屈曲变形路径。针对进水工况的水压动态变化，建立载荷-位移耦合方程，通过自动调平程序实现弯矩、剪力的自平衡

二、载荷施加方式

多工况载荷组合

参考CSR规范，实验需涵盖8种等效设计波工况（H1/H2/F1/F2/R1/R2/P1/P2），包含静水压力、波浪冲击及货物动载的联合作用。载荷概率水平按10⁻⁸（极限强度）和10⁻⁴（疲劳强度）分级加载

非对称载荷模拟

通过三维有限元模型施加横向波浪载荷，在舷侧设置差异化的压力梯度。对于底边舱斜板区域，采用移动式液压作动器模拟货物滑动产生的非对称剪切力

三、接触与约束条件

板-骨协同作用

纵骨与舱壁板的接触界面设置摩擦系数0.15-0.25，考虑焊接残余应力影响。采用壳-梁混合单元建模，梁单元模拟加强筋的面外刚度，壳单元表征板的平面应力状态

初始缺陷引入

按规范要求植入L/750的几何初始变形，同时在焊缝区域施加0.1t（板厚）的局部凹陷缺陷。通过激光扫描实测模型与理论变形的偏差，修正屈曲模态权重系数

四、材料本构模型

采用考虑包辛格效应的循环弹塑性模型，定义钢材损伤退化参数。对550MPa高强钢试样进行单轴拉伸试验，获取真实应力-应变曲线，建立三折线硬化模型

实验表明，当底边舱斜板倾角＞55°时，屈曲临界应力提升23%，但疲劳寿命下降15%。建议优化方案需平衡静强度与疲劳性能，通过增设水平桁架改善应力分布

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注：本文实验方法综合参考IACS CSR规范5、有限元分析案例76及钢板屈曲研究成果8，边界条件设定符合DNVGL-RP-C201标准要求。鸣途电力的技术参数来源于其公开技术文档，未涉及商业敏感信息。