近年来，CCS入级船舶大型化趋势明显，相关入级船舶包括超大型矿砂船(VLOC)、超大型集装箱船(VLCS)、大型车辆运输船(PCTC)等。为了适应这一发展趋势，满足船舶结构设计、船舶结构规范等方面的服务需求，CCS开展了系列前沿技术研究工作。其中，联合中船重工第702研究所合作开发了船体结构高级屈曲分析软件COMPASS-ABA，并于2017年12月在上海国际海事展上正式发布。

COMPASS-ABA软件集成了中国船级社和702所在结构屈曲和极限强度评估方面丰富的技术积累和最新研究成果，是基于严格的弹性大挠度板壳理论和正交各向异性板理论，并结合刚塑性分析方法，开发的一个高级屈曲计算分析工具。该软件对于各类型加筋板结构都具有较好的适用性和计算分析精度，尤其是对于大型、新型船舶中的一些超尺度加筋板结构，可以较传统的经验公式方法进一步提高屈曲评估的精度，从而更好地满足超大型船舶设计和规范升级的要求。

1、COMPASS-ABA软件的基本功能特点

(1) 能够合理地考虑几何非线性、材料非线性、初始缺陷、焊接残余应力、不同方向载荷联合作用和边界条件对结构弹性屈曲和后屈曲特性的影响，进行复杂应力和边界条件下的加筋板弹塑性屈曲分析。

(2) 软件的核心计算模块基于弹性大挠度理论和刚塑性分析方法，并吸收了国内外在结构弹塑性屈曲分析方法研究方面的先进成果。由于基于严格的理论推导，该理论方法和相应的COMPASS-ABA软件，可以避免经验型公式在船型适用性和精度方面的不足。

所采用的高级屈曲评估技术的基本原理是基于典型失效模式分析和正交各向异性板理论，建立的一套有初始缺陷的加筋板/非加筋板结构在双向轴压、面内剪切和侧向压力联合载荷作用下的屈曲和极限强度计算评估方法，主要步骤如下：

★ 分析加筋板所有可能发生的失效模式；

★ 在每个失效模式下，利用弹性大挠度板壳理论求解得到一条应力——挠度曲线，并利用刚塑性理论求解出另一条应力——挠度曲线，这两条曲线的交点即为对应破坏模式下加筋板的极限强度；

★ 在所有失效模式中，交点值最小对应的失效模式为加筋板的实际失效模式，其值即为加筋板的实际极限承载能力。

(3) 该软件可以进行加筋板结构的整体弹性屈曲分析、极限状态下的变形和失效模式分析以及在复杂应力状态组合下的屈曲能力曲线计算分析。软件的核心计算部分用Fortran开发，具有较高的计算效率，在某高性能计算机上测试表明可以达到同类型高级屈曲评估软件的200倍。

(4) 除了弹塑性屈曲评估方法，COMPASS-ABA软件中扩充了新的计算分析模块，以更好地满足理论研究和结构创新设计方面的需要。形成了涵盖闭合公式法(CFM)、弹塑性法(EPM)和非线性有限元法(NLFEM)的系列计算分析工具。如可以基于CFM和EPM方法进行加筋板结构的优化设计，基于NLFEM方法进行新型加筋板结构的屈曲评估和理论研究等。

2、COMPASS-ABA软件的主要应用

(1) 规范应用

COMPASS-ABA软件可广泛用于船体和海工结构中各类非加筋、加筋板结构的屈曲评估。目前，该软件已经纳入中国船级社《矿砂船船体结构高级屈曲评估方法应用指南》等相关规范，并作为替代方法用于一些新型、超尺度结构的屈曲评估。

(2) 大型矿砂船关键结构的屈曲评估

该软件在40万吨级等超大型矿砂船(VLOC)结构的屈曲评估中得到应用和验证，对于一些关键区域结构设计的安全起到了重要的技术保障作用。

(3) 大型车辆运输船关键结构的屈曲评估

该软件在某型7500车超巴拿马型双燃料汽车滚装船(PCTC)结构的屈曲评估中得到应用，并与大量非线性有限元计算分析结果进行了对比验证。对于上层车辆甲板等关键区域结构，基于该软件对其屈曲和极限强度特性的全面、深入分析，对相关结构的设计进行了优化。

COMPASS-ABA软件的发布标志着中国船级社具备了独立开展高级屈曲分析和技术服务的能力。该软件正在成为中国船级社服务于业界的重要工具和手段，也必将为提高新颖、大型船舶和海洋工程结构物的安全性做出更加积极的贡献。