船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在服役過(guò)程中會(huì)遭受多種載荷的共同作用,這將大大增加結(jié)構(gòu)的熱點(diǎn)應(yīng)力范圍,造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。單一載荷作用下的疲勞評(píng)估方法已經(jīng)非常成熟,而多種載荷作用下的疲勞評(píng)估方法研究還相對(duì)較少,因此,本文主要針對(duì)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在多種隨機(jī)載荷作用下產(chǎn)生的疲勞問(wèn)題,開(kāi)展了一系列的疲勞評(píng)估方法研究。(1)研究了窄帶雙峰應(yīng)力譜作用下疲勞損傷評(píng)估方法。開(kāi)發(fā)了一種新的基于逆傅里葉變化(IDFT)的數(shù)值模擬技術(shù),此技術(shù)能夠很好的實(shí)現(xiàn)隨機(jī)應(yīng)力譜到應(yīng)力時(shí)間序列過(guò)程的轉(zhuǎn)換。建立了參數(shù)化的矩形雙峰譜,使得隨機(jī)過(guò)程的譜參數(shù)都能通過(guò)精確的數(shù)學(xué)表達(dá)式計(jì)算出來(lái),便于展開(kāi)數(shù)值研究。采用以上兩種技術(shù)對(duì)窄帶雙峰譜方法的疲勞損傷預(yù)測(cè)精度和適用范圍進(jìn)行了驗(yàn)證,最終給出了合適的雙峰譜疲勞評(píng)估方法。(2)研究了兩種窄帶隨機(jī)載荷作用下的疲勞損傷組合方法。考慮兩種理想窄帶隨機(jī)應(yīng)力過(guò)程的疊加,提出了兩個(gè)新的損傷組合公式�；趨�(shù)化的矩形雙峰應(yīng)力譜,對(duì)新提出的損傷組合公式的損傷預(yù)測(cè)精度進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明兩個(gè)新的損傷組合公式都給出了較為精確的疲勞損傷評(píng)估。和文獻(xiàn)中的損傷組合方法相比,新公式更加簡(jiǎn)單而且精度也較高。研究了低頻載荷引起... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞

圖 1.3 時(shí)域疲勞評(píng)估方法流程Fig.1.3 Flow chart of time domain fatigue evaluation method(1) 應(yīng)力時(shí)間響應(yīng)疲勞校核熱點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)間歷程可以通過(guò)實(shí)際測(cè)試或者進(jìn)行結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析獲得，實(shí)際測(cè)試將會(huì)耗費(fèi)大量的成本和時(shí)間，而結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析可以通過(guò)通用的有限元分析軟件或者自編程序?qū)崿F(xiàn)，研究者大多采用這種方法。(2) 循環(huán)計(jì)數(shù)法則獲得應(yīng)力時(shí)間歷程之后，接下來(lái)就是進(jìn)行應(yīng)力循環(huán)分析。目前，文獻(xiàn)中提出了許多種不同的循環(huán)計(jì)數(shù)法則，不同循環(huán)計(jì)數(shù)法計(jì)算得到疲勞損傷存在很大差異。常用的三種計(jì)數(shù)法分別是：峰值計(jì)數(shù)法，幅值計(jì)數(shù)法和雨流計(jì)數(shù)法。其中雨流計(jì)數(shù)法是被國(guó)內(nèi)外研究者普通認(rèn)可的一種最為精確的方法[44-45,53-55]，它是根據(jù)材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為進(jìn)行計(jì)數(shù)的，具有一定的力學(xué)基礎(chǔ)，因此能夠較為全面的反應(yīng)隨機(jī)過(guò)程的全過(guò)程。雨流計(jì)數(shù)的原始定義是由 Matsuiski 和 Endo[42]兩人提出的，這兩個(gè)人只是從語(yǔ)言上對(duì)其進(jìn)行了描述，

疲勞累積損傷計(jì)算。S-N 曲線可參考相應(yīng)的規(guī)范進(jìn)行選取。在得到每個(gè)循環(huán)引之后，選擇合適的疲勞累積損傷理論也是疲勞計(jì)算的核心內(nèi)容之一。目前文獻(xiàn)了數(shù)十種疲勞累積損傷理論[57-72]，如線性累積損傷理論，非線性累積損傷理論累積損傷理論。其中最常用的是 Palmgren 和 Miner 提出的線性累積理論[73]，泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。時(shí)域疲勞評(píng)估方法是目前被公認(rèn)的一種最為精確的評(píng)估方法，然而，實(shí)際工程包含數(shù)千種疲勞工況，完整的非線性時(shí)域分析將會(huì)非常耗時(shí)，因此，時(shí)域疲勞應(yīng)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的末尾階段或者驗(yàn)證計(jì)算階段，或者在研究中用于驗(yàn)證頻域方[40,74-75]。2 頻域疲勞評(píng)估方法頻域疲勞評(píng)估方法的簡(jiǎn)單流程如圖 1.4 所示。此方法首先要獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)密度函數(shù)（PSD），然后建立此功率譜密度函數(shù)與雨流應(yīng)力范圍分布的關(guān)系，擇合適的 S-N 曲線和 Miner 累積損傷理論計(jì)算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大學(xué) 2009
[2]柔性立管渦激振動(dòng)時(shí)域響應(yīng)分析[D]. 黃智勇.上海交通大學(xué) 2008
[3]深海立管渦激振動(dòng)疲勞損傷預(yù)報(bào)方法研究[D]. 王一飛.上海交通大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2939116