復雜載荷作用下疲勞裂紋擴展數(shù)值研究.pdf

1、疲勞裂紋對船舶及海洋結(jié)構(gòu)具有極大的潛在威脅，要保證船舶在服役期間的安全性，需要充分考慮多種復雜載荷和不同結(jié)構(gòu)形式下的疲勞裂紋擴展情況。大量的工程實踐表明，加筋板具有重量輕、結(jié)構(gòu)效率高及止裂性能好等優(yōu)點，能夠減少裂紋附近應力，并有效抑制裂紋擴展或控制裂紋朝著預定方向發(fā)展，故在船舶和海洋結(jié)構(gòu)等工程中得到廣泛應用。 盡管加筋結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點已經(jīng)為船舶設(shè)計工程師們所認同，但有關(guān)加筋板結(jié)構(gòu)的裂紋擴展研究還相當少。本論文基于改進的Wheele

2、r模型和疲勞裂紋擴展率單一曲線模型，結(jié)合考慮載荷次序，板厚以及應力比的影響，對變幅載荷下裂紋擴展規(guī)律進行了研究，得到便于工程應用的、精確的疲勞裂紋擴展壽命預測方法。本文的工作主要包括以下三個方面： 1、使用有限元軟件ANSYS對不同載荷形式和構(gòu)件形式下的應力強度因子進行數(shù)值計算，提出均勻載荷下加筋板裂紋應力強度因子的計算圖譜。并將幾種典型分布載荷下的應力強度因子值進行了比較分析，得到了一些有參考價值的結(jié)論。 2、利用

3、現(xiàn)有實驗數(shù)據(jù)對隨機載荷作用下裂紋擴展率單一曲線模型進行分析驗證。對若干材料在不同加載次序下的疲勞裂紋擴展行為進行了研究。通過與已有文獻試驗數(shù)據(jù)和NASGRO條帶屈服模型的結(jié)果進行比較，證明本模型的預測結(jié)果和試驗數(shù)據(jù)符合的較好，并能解釋NASGRO模型無法解決的過載遲滯效應。 3、基于裂紋擴展率單一曲線模型，結(jié)合有限元計算得到的拉伸載荷下含中心穿透裂紋加筋板的應力強度因子結(jié)果，對大尺度中心穿透裂紋加筋板的疲勞裂紋擴展試驗結(jié)果進行