基于随机有限元船舶空间结构系统可靠性分析

基于随机有限元船舶空间结构系统可靠性分析
龙兵，安伟光，蔡荫林
（哈尔滨工程大学建筑工程学院，黑龙江哈尔滨!）
摘要：船舶结构工作环境恶劣，影响其结构安全的因素很多，所以对船舶结构进行结构可靠性分析是非常必要的为此采用空间梁元与加筋板格元来模拟船舶的三维空间结构，考虑材料的强度、梁元件截面积、板元件厚度和外载荷均为随机变量，采用随机有限元法分析了随机变量对船舶结构节点位移的影响$并用改进的一次二阶矩法、分枝限界法(法对该结构系统进行结构可靠性分析$最后给出数值算例，其结果说明了该方法的有效性

关键词：船舶结构；空间梁板结构；随机有限元法；结构可靠性；改进的一次二阶矩法

目前，人们已普遍认识到许多工程结构系统具有不确定的因素$特别对船舶与海洋平台等结构，影响结构设计的随机因素很多，例如作用在船舶上的波浪、潮水和风荷载都是不确定的；结构中用的材料物理性能数据可能与提供的有所差异；
计算中引进的一些假设，也会使计算模式与实际情况有所偏离等等,因此，对船舶三维空间结构进行随机分析并评价其可靠性就显得非常有必要$但由于船舶结构体系庞大，随机变量多，基于随机有限元的可靠度分析在船舶结构中应用缓慢$本文针对船舶的实际结构，采用杂交梁元和加筋板格元来模拟船舶三维空间结构体系$并针对某军舰的舱段和简化模型的盒子结构，建立了空间梁板结构的有限元模型，并得出了该结构的节点位移$以船舶结构中的材料强度、梁元截面积、板元厚度和外载荷为随机变量，用展开随机有限元，分析了随机变量对船舶结构节点位移的影响$然后，根据结构系统可靠性理论，采用改进的一次二阶矩法［*］与分枝限界法［*］，%&’(法［*］对空间梁板体系结构作了可靠性分析

1 有限元模型
2 基于随机有限元的结构可靠性分析
3 数值算例
4 结论