甲板板架作为船体梁的上翼面,在船舶处于中拱中垂状态时承受较大载荷,对甲板板架的极限强度进行评估是船舶结构设计过程的重要环节;作为现代船舶加工建造过程中的常用工艺,焊接会引起结构变形、残余应力等初始缺陷,对结构的强度、稳定性等力学性能产生不利影响,故而有必要对焊接后结构极限强度进行分析。本文采用顺序耦合热弹塑性有限元法,设计不同的甲板板架焊接顺序,计算板架焊接变形和残余应力,基于焊接数值模拟结果,采用非线性Riks计算方法,分析了板架焊接前后极限强度差异,讨论了结构变形程度和残余应力对板架极限强度的影响,并计算了焊接过程施加变形控制后的板架极限强度。此外,研究了焊接前后开口甲板板架的极限强度。本文主要工作如下:(1)介绍了本研究的背景及意义,简要总结了国内外焊接数值模拟、船舶结构极限强度数值计算的研究现状。并介绍了本文采用的理论方法,包括顺序耦合热弹塑性有限元法和非线性Riks计算方法。(2)以船舶甲板板架为研究对象,对不同焊接顺序的板架焊接过程进行了数值模拟,并将考虑焊接初始缺陷的板架极限强度与理想状态进行对比。计算结果表明,板架焊接变形越大,其极限承载能力和整体刚度越低,采用特定的焊接顺序可降低结构焊接变形,进而提高板架极限强度。(3)分别研究了焊接残余应力和结构变形程度对板架极限强度的影响,计算了在焊接过程中施加结构变形控制措施后的板架极限强度。结果表明,焊接残余应力对板架的极限承载能力和整体刚度产生一定程度的削弱;结构变形程度降低时,板架的极限承载能力和整体刚度均可得到有效提升;焊接过程施加固定压块等垂向力学约束措施能有效地降低结构焊接变形、显著提高板架纵向压缩过程的极限承载能力和整体刚度(4)研究了焊接初始缺陷对开口甲板板架的影响。结果表明,开口对板架极限强度有削弱作用,但考虑焊接因素后,开口对板架极限强度的削弱程度有所下降;与完整甲板板架相比,焊接初始缺陷对开口板架极限强度的影响程度较小。