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文檔簡介
1、船舶持續(xù)處于交變波浪載荷的作用下,且船舶典型節(jié)點處多存在較大的應力集中,使得船舶典型節(jié)點存在著比較嚴重的疲勞問題,而目前針對該處疲勞問題的斷裂力學研究還比較少。因此,論文以船舶典型節(jié)點為研究對象,用斷裂力學方法對其疲勞特性進行研究。
目前,針對船舶疲勞問題,應用較為廣泛的是基于S-N曲線和Miner線性累積損傷理論的疲勞強度校核方法。該方法起源較早,簡單實用,有豐富的實驗基礎。但該方法并沒有對疲勞現(xiàn)象和機理做出合理的解釋,而基
2、于斷裂力學的疲勞壽命預報方法逐步對疲勞有關現(xiàn)象和機理做出了回答。但是,斷裂力學法起步較晚,仍有許多問題有待解決,特別是涉及到船舶結構的工程應用。
對裂紋進行表征的量有強度因子(SIF),J積分和裂紋尖端張開位移(COD)等,幾種方法各有優(yōu)劣,但在一定條件下可以相互轉換。由于在計算疲勞壽命時,應用最廣泛的是裂紋擴展率與SIFR之間的關系,論文選擇S IFR作為計算疲勞壽命的參數(shù)。
為了進一步完善船舶疲勞損傷評估方法,本
3、文基于斷裂力學對船舶典型節(jié)點疲勞壽命的預報方法進行研究。研究內(nèi)容主要包括裂紋尖端應力強度因子計算、裂紋擴展路徑和擴展速率等。在計算船舶典型節(jié)點應力強度因子時,選擇了有限元軟件 ANS YS,基于該軟件運用五點法對船舶典型節(jié)點的SIF進行計算。隨后,對三維單元和復雜載荷情況下,數(shù)據(jù)的處理方法給出了說明。在討論裂紋的擴展路徑時,使用了確定裂紋擴展方向的簡化算法,最后通過比較證明了該方法的可行性。對于裂紋的擴展速率,以單一曲線模型為基礎,考慮
4、了應力比和載荷次序效應等多種因素的影響,并使用逐周迭代法進行疲勞壽命的預報。
最后,為了驗證該方法的可行性,對船舶肘板處的單裂紋和雙裂紋進行了疲勞壽命的評估,結果和試驗符合較好。
為了驗證論文中提出的用于計算疲勞壽命評估方法的適用性,同時考慮載荷次序效應對裂紋擴展速率的影響,對潛艇錐柱結合殼處的疲勞壽命進行了詳細的分析和計算。計算中,通過 Matlab生成一組服從Weibull分布的隨機載荷,對這組隨機載荷進行了多種
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