长期服役的船舶在运营过程中难免遭受各种损伤，造成构件的永久塑性变形。这会降低构件的强度，进而影响船舶航行的安全性。是否有必要对受损伤的构件采取更换或者维修的操作，取决于构件是否有足够的强度储备来抵抗外载荷。因此，基于剩余极限强度的概念，对损伤构件的剩余极限强度进行评估显得尤为必要。

船体是由加筋板格组成的细长体箱型梁结构。在日常的营运中加筋板会遭到各种各样的损伤，最常见的是由非常规载荷造成的塑性变形。具体的例子有：矿砂船在装卸货时不规范，铁矿石从高处落下，会造成内底板的永久变形；驳船运输重载车辆时，甲板会被车辆的轮胎压出凹陷；这样的损伤对于加筋板的极限强度会产生不利的影响，危及船舶运营的安全性。所以，凹陷的加筋板是否拥有足够的剩余强度能够抵御载荷成为一个重要的问题。

Smith 和Dow^[2]总结了多种形式的损伤对结构极限强度的影响，对损伤的评估提出自己的建议，而且最先采用非线性有限元分析损伤钢结构的结构响应。Paik等^[3]用ANSYS有限元程序研究了凹陷形状，大小，位置对钢板极限强度的影响，基于计算结果拟合出公式计算受损结构的极限剩余强度。Raviprakash^[8]等人基于有限元方法研究凹陷方形板的剩余极限强度，结果显示凹痕的方向对极限强度有一定影响，当凹痕大小一定，纵向凹痕比横向凹痕对极限强度的削减小。 Xu^[9]等人基于非线性有限元方法研究中央凹陷的窄加筋板受轴向压缩载荷的剩余极限强度。在有限元模拟中考虑了凹陷引起的残余应力对极限强度的影响，结果表明考虑残余应力影响得出的极限强度可能会比不考虑时大。这取决于凹陷和板的尺度以及残余应力能否中和压缩载荷。施兴华等人^[10]基于非线性有限元法，模拟物体掉落对于船体加筋板的碰撞过程，获得相应的凹陷缺陷，对凹陷损伤加筋板的极限强度研究。结果显示随着凹陷面积和凹陷深度的增加，极限强度减小；凹陷在板格中间对加筋板的承载能力影响最大。李晓东等^[12]在考虑初始缺陷的情况下采用非线性有限元法研究凹陷损伤加筋板随凹痕深度、凹痕长度、凹痕宽度及凹痕位置变化时结构在单轴受压情况下的极限强度变化情况。得出随着凹陷深度，长度，宽度增加，加筋板结构的极限强度下降和1/4 和 3/4 跨距处的凹痕对剩余极限强度削弱最大的结论。Cerik^[15]用非线性有限元的方法研究了侧向局部载荷造成的损伤对钢板纵向压缩极限强度的影响。结果显示侧向局部载荷会降低极限强度，载荷的深度增加，极限强度减小；载荷的长度小于板宽会加速屈曲过程。Chujutalli等人^[16]采用实验和有限元模拟结合的方法对凹陷在加强筋时加筋板的的极限剩余强度进行研究，还对凹陷的深度及位置进行参数化研究，拟合出凹陷损伤下加筋板剩余极限强度的计算公式。张振等人^[18]基于非线性有限元方法计算带凹痕Y型加强筋的剩余极限强度，筋处的凹痕比带板处的凹痕对极限强度的削弱作用更大。

综上所述，目前国内外学者对极限强度和剩余极限强度的研究已经形成了一个完整的体系。但是，仍然存在一些没有解决的问题，比如：在使用非线性有限元方法模拟凹陷损伤时，未能很好的处理凹陷引起的残余应力对结果的影响，大部分学者在模拟中甚至不考虑残余应力。另一个方面的不足是缺乏必要的模型试验和数值计算的验证，只有少数学者将试验结果与数值计算结果进行对比。而大多数学者只采用数值计算一种方法进行研究，在没有试验结果验证的情况下，显得难以信服。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计是通过有限元和试验方法，利用有限元软件研究含凹陷损伤加筋板的剩余极限强度，设计并进行试验。实验内容包括：先用刚性压头静压加筋板形成凹陷之后，然后对加筋板两端施加轴向压力，以获得含凹陷损伤加筋板的极限强度。然后将实验测得的结果与有限元模拟的结果进行对比参数化研究，从而得到可靠地有限元计算方法。

研究主要内容包括：

（1）收集含凹陷损伤加筋板剩余极限强度的相关文献，了解国内外研究现状及研究的基本方法；

（2） 结合工程应用背景，选取船舶或海洋平台的典型结构作为研究对象，根据试验条件设计试验（加筋板）模型；

（3） 采用刚性压头静压加筋板形成凹陷之后，对加筋板两端施加轴向压力，以获得含凹陷损伤加筋板的极限强度；