本文關(guān)鍵詞：基于斷裂力學的某鋼船船艏結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)報

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【摘要】：船舶結(jié)構(gòu)破壞的模式有多種,疲勞破壞是主要破壞模式之一。船舶結(jié)構(gòu)長期處于交變載荷作用下,一些典型部位會存在較大的應(yīng)力集中,進而產(chǎn)生嚴重的疲勞問題。因此,對船舶結(jié)構(gòu)進行疲勞校核完成壽命評估已成為人們關(guān)注的焦點。目前的疲勞壽命評估方法主要有兩種:一種是基于S-N曲線和Miner線性累積損傷理論的傳統(tǒng)S-N曲線法;另一種是基于裂紋擴展理論的斷裂力學方法。SN曲線法的不足是未考慮材料的初始缺陷,因此應(yīng)用疲勞裂紋擴展理論對結(jié)構(gòu)進行疲勞壽命評估就成為發(fā)展的主方向。本文基于疲勞裂紋擴展理論對船艏結(jié)構(gòu)進行了疲勞壽命的預(yù)報,主要包括以下幾方面的工作。首先,以船艏結(jié)構(gòu)為研究對象,運用有限元分析軟件MSC.PATRAN建立船艏結(jié)構(gòu)的有限元模型,完成載荷的施加,并對其進行靜力分析。通過對結(jié)果的分析,獲得應(yīng)力集中的區(qū)域,確定需要進行疲勞校核的部位,對確定的疲勞裂紋進行有限元的精細化建模,為進一步的疲勞壽命的評估提供有限元分析結(jié)果和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然后,完成船艏模型疲勞斷裂參量的定義,包括裂紋斷裂模式的確定,應(yīng)力強度因子的計算,斷裂判據(jù)的選取,裂紋擴展速率公式的選取以及含初始裂紋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命的估算過程,為進行結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析提供了理論基礎(chǔ)。最后,基于疲勞裂紋擴展理論,運用MSC.FATIGUE中的裂紋擴展分析模塊,根據(jù)有限元模型提供的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布情況,載荷變化信息以及材料疲勞特性,評估裂紋擴展區(qū)的疲勞壽命,并考慮了裂紋形狀比和初始裂紋尺寸的不同對疲勞壽命的影響。本文的研究,為船舶結(jié)構(gòu)的設(shè)計與疲勞評估,提供了一定的理論參考。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.4

【參考文獻】

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本文編號：1217435