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油船是船舶中一種相當重要的船型，而油船發(fā)生海損事故造成的損失和危險性遠高于貨船，對海洋污染和所承擔的索賠可能遠高于油船本身的價值當前，油船已越來越大，出現(xiàn)了巨型油輪甚至超級油輪，故如何提高油船結構方面的總體強度以保障油船的安全性，一直是航運界比較關注的問題傳統(tǒng)船舶結構設計準則，是基于線彈性理論以滿足總縱強度下的最小剖面模數(shù)為依據(jù)的安全系數(shù)法，這種方法過于保守，低估了船體的安全性能所以，研究船體極限承載能力、評估船體結構的真正安全余量，具有重要的實際意義。
LSUM其基本出發(fā)點是為了減少結構節(jié)點自由度數(shù)而采用大型結構單元來模擬一個復雜系統(tǒng)，這些單元的性能通過精確的理論分標解析推導、有限元分析或試驗來得到，從而給出每個結構單元可能的或預期的失效模式(如單元構件的屈曲或局部屈服)的理想化公式，推導出失效前與失效后不同狀態(tài)時的剛度矩陳分析時采用載荷增量法，在任意載荷水平下，組裝各單元剛度矩陣從而得到結構整體剛度陣，加上邊界條件及載荷增量，計算出對應的結構響應依賴局部失效變形及單元內力，進一步修正結構剛度陣并逐步增加載荷直至達到極限強度一旦建立了失效條件、不同類型的單元剛度矩陣，就可以很方便地模擬與分析各種復雜結構問題。基于這一理論開發(fā)了用于解決大型結構極限強度問題的計算程序ALPS/ISUM，給出了三種理想單元庫(即理想化梁柱元、理想化無筋板元和理想化加筋板元)，相應考慮了這些單元的非線性性能及失效模式(由拉伸應力引起的連續(xù)塑性變形；大變形性能及面內剛度的折減；柔性破壞及破壞后性能;拉伸斷裂及斷裂后性能)，并成功地應用于分析各種類型的船體和構件極限承載能力。
本文利用ALPS/ISUM程序對一系列的油船進行了極限強度計算，并在此基礎上研究油船的主尺度與極限強度之間的關系，使船舶設計師能夠在設計初始階段預估油船的極限強度值，從而為合理確定船體構件尺寸等后續(xù)的設計階段奠定基礎。
該方法是以塑性鉸為基本思想，在彈性變形階段應用常規(guī)有限元方法，而塑性變形則認為是集中在單元節(jié)點處因此這種方法又稱為“塑性節(jié)點法”在分析中將采用增量形式，塑性節(jié)點法是將一種塑性變形的新原理引入到有限元方法電該原理具有以下假設：(1)一個單元是否進入塑性狀態(tài)，是通過判斷在單元中的設計校核點處的應力或殘余應力是否滿足屈服條件來決定；(2)屈服條件可以表示為節(jié)點力、塑性勢的函數(shù)；塑性變形是僅僅集中在節(jié)點處，而單元內部仍然保持彈性，彈性剛度矩陳當單元發(fā)生大變形時，用包括幾何非線性的正切彈性剛度矩陣K。在這個理論中，屈服條件只在組成整個結構的單個單元的每個節(jié)點處定義當一個單元中第1個節(jié)點處的合成應力滿足該點適當?shù)那䲢l件時，這個節(jié)點就變成塑性節(jié)。
當材料受到加載時，其應力超過初始屈服應力后出現(xiàn)塑性變形，若進一步加載，會使屈服應力得到提高，這種現(xiàn)象稱為硬化對于復雜應力狀態(tài)，硬化后的新屈服面就是加載表面，若要進一步發(fā)生塑性變形，應力就要達到加載面上一般情況下，加載面不僅取決于應力和塑性應變，而且還有賴于整個塑性應變過程。
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