船体开孔薄板面内剪切屈曲特性研究

船体板材不可避免地存在不同形式的开孔，开孔破坏了结构的连续性，对结构的强度、稳定性具有重要影响，因此研究船体板开孔结构的屈曲特性对保证船舶安全十分重要。在面内载荷作用下，通过画框型剪切夹具、3D全场变形测量-分析系统等对两种不同形式的船体开孔薄板进行剪切屈曲试验，获得了圆形开孔板和方形开孔板的临界屈曲载荷、全场位移/应变信息和拉力-伸长率曲线等；考虑试验夹具的影响，基于Abaqus对不同形式的开孔板进行数值仿真，通过对开孔板进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析，获得了两种不同形式船用开孔薄板的屈曲、后屈曲力学响应信息。通过数值仿真与试验结果的对比研究，验证了数值仿真方法的有效性、准确性。在此基础上，重点剖析载荷-伸长率关系、典型时刻板面全场位移、临界屈曲载荷以及开孔边缘的应力分布响应特征，明确了面积等效情况下圆孔和倒圆角方孔对方形薄板剪切稳定性的影响。为船用薄板面内剪切稳定性的试验和仿真研究以及大型船体结构的设计优化、力学性能评估等提供有益参考。