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大型船舶上层建筑-主船体剪切

耦合方法研究

摘要：对于大型客船、豪华邮轮等船舶，上层建筑参与总纵弯曲的程度较大，主船体与上层建筑之间的作用关系

非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有

十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论，重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合

关系，提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程，获得上建

与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系，从而有效表征大型上

建与主船体间的相互作用。经实例分析，验证了该耦合梁方法的准确性和有效性，可以为带有大型上层建筑船

舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。

关键词：剪切耦合关系；大型上层建筑；耦合梁方法；控制方程；总纵弯曲

Shearcoupledmethodbetweensuperstructure

andmainhulloflargeships

Abstract:Forlargepassengershipsandluxurycruiseships,thesuperstructureparticipatesinthelongitudi⁃

nalbendingtoagreatextent,andtherelationshipbetweenthemainhullandthesuperstructureisverycom⁃

plicated.Itisveryimportanttoexploretheanisotropiccouplingrelationshipbetweensuperstructureand

mainhulltoimprovethemechanicalpropertiesandstructuralsafetyoflargeships.Basedonthedouble

beamtheoryandcoupledbeamtheory,thelongitudinalshearcouplingrelationshipamongsuperstructure,

transferfloorandmainhullwasinvestigated,andasimplifiedcoupledbeammethodwasproposedforships

withalargesuperstructure.Byestablishingthegoverningequationsofthecoupledbeamstructures,therela⁃

tionshipsbetweenthesuperstructureandthemainhullintermsofbendingmomentandcurvature,shearcou⁃

plingandcouplingstiffnessandlimitsheardisplacementwereobtained,andtheinteractionbetweenthe

largesuperstructureandthemainhullwaseffectivelyrepresented.Theaccuracyandeffectivenessofthecou⁃

pledbeammethodwereverifiedbyanexample,whichcanprovideausefulreferencefortheultimatestrength

收稿日期：2022-11-08

第5期李晓文等：大型船舶上层建筑-主船体剪切…743

analysisanddesignoptimizationofshipswithalargesuperstructure.

Keywords:shearcouplingrelationship;largesuperstructure;coupledbeammethod;

governingequation;longitudinalbending

0引言

主船体与上层建筑之间的相互作用关系非常复杂，是造船界长期关注的问题之一。在总强度设

计中不计入上层建筑，显然过于保守，尤其对于带有大型上层建筑的船舶而言，