基于全尺度模型實驗的船舶典型節(jié)點疲勞評估方法研究.pdf

1、在船體結構疲勞強度校核中，作為船舶典型節(jié)點的縱骨與橫艙壁連接節(jié)點是重點校核部位，而船體縱骨主要使用球扁鋼，因此球扁鋼焊接節(jié)點的疲勞評估應受到重點關注。傳統(tǒng)的球扁鋼焊接節(jié)點的疲勞評估是在等效 L型材的基礎上實現(xiàn)的，然而通過實驗發(fā)現(xiàn)實際的球扁鋼焊接節(jié)點疲勞實驗結果與按照等效L型材的評估結果并不一致，因此有必要對球扁鋼焊接節(jié)點的疲勞評估方法作深入的研究。
　　本文中的球扁鋼焊接節(jié)點是指縱骨（球扁鋼）與橫艙壁連接肘板的焊趾位置。文中主要通

2、過模型實驗和有限元分析相結合的方法對該節(jié)點的疲勞評估方法進行研究，主要對球扁鋼等效方法、熱點應力計算方法以及疲勞失效判據(jù)等方面進行了對比分析，最終提出了一種基于疲勞失效判據(jù)的熱點應力計算方法。文中主要研究內容及結果如下：
　　1）通過1:1的縱骨（球扁鋼）與橫艙壁連接節(jié)點的模型疲勞實驗，得到了真實的球扁鋼焊接節(jié)點在雙軸疲勞載荷下的疲勞壽命和疲勞裂紋萌生情況，研究了其熱點應力在雙軸載荷與單軸載荷下的關系，并擬合了 S-N曲線，指出了

3、真實的實驗結果與規(guī)范估算結果的差異。
　　2）對比了不同球扁鋼等效方法下焊趾熱點附近的應力分布情況和熱點應力計算值的差異，分析了不同的球扁鋼等效方法導致熱點應力和疲勞壽命評估結果不同的原因，在此基礎上提出熱點應力與疲勞失效判據(jù)有直接關系，最終在傳統(tǒng)方法的基礎上提出了一種基于疲勞失效判據(jù)（疲勞失效時的臨界疲勞裂紋長度）的熱點應力計算方法。
　　3）通過縱骨（等效L型材）與橫艙壁連接節(jié)點的疲勞實驗，研究了等效L型材焊接節(jié)點與真實

4、球扁鋼焊接節(jié)點疲勞性能的差異。進一步探究了雙軸載荷與單軸載荷下熱點應力的相互關系，記錄了試件從裂紋萌生到最后失效的整個過程，對比了結構真實失效判據(jù)與假定的失效判據(jù)的差異，同時驗證了本文提出的熱點應力計算方法的合理性。
　　4）在本文提出的基于疲勞失效判據(jù)的熱點應力計算方法的基礎上，提出了通過一個試件的疲勞實驗結果擬合得到 S-N曲線的方法，通過 S-N曲線擬合方法對比及實驗結果論證，驗證了本文提出的熱點應力計算方法的合理性，最后對