散貨船疲勞簡(jiǎn)化算法與有限元方法比較研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)疲勞失效成為船舶及海洋結(jié)構(gòu)物海損事故的主要原因之一，因此結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度研究日益引起人們的廣泛關(guān)注。結(jié)構(gòu)疲勞失效的機(jī)理是復(fù)雜的，研究學(xué)者采用了一定的基本假設(shè)和參考模型計(jì)算結(jié)構(gòu)疲勞壽命。對(duì)于計(jì)算方法的研究不僅關(guān)系到準(zhǔn)確預(yù)報(bào)海洋結(jié)構(gòu)物的疲勞強(qiáng)度，更關(guān)系到國(guó)家人民生命財(cái)產(chǎn)的安全問(wèn)題。本課題以CCS《船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度指南》為指導(dǎo)，主要分析總結(jié)了結(jié)構(gòu)疲勞評(píng)估簡(jiǎn)化算法的主要過(guò)程以及有限元算法的關(guān)鍵要點(diǎn)。用簡(jiǎn)化算法計(jì)算得到名義應(yīng)力，有限元算法得到熱點(diǎn)

2、應(yīng)力，分別使用名義應(yīng)力與熱點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算結(jié)構(gòu)疲勞壽命，最后將兩種算法的結(jié)果與實(shí)船在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。在此基礎(chǔ)上，研究并討論了計(jì)算過(guò)程中所選擇的主要計(jì)算參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。
　　 本課題的主要工作如下：
　　 (1)闡述了疲勞理論的基本內(nèi)容，包括疲勞壽命估算的三種主要方法：基于S-N曲線和Palmgren-Miner線性累積損傷準(zhǔn)則的疲勞累積損傷方法，基于Paris裂紋擴(kuò)展法則的斷裂力學(xué)方法，以及建立在概率思想基

3、礎(chǔ)上并與前2種方法相結(jié)合的可靠性分析法，以及各方法中的要點(diǎn)；
　　 (2)以CCS“指南”為基礎(chǔ)研究總結(jié)基于名義應(yīng)力法的結(jié)構(gòu)疲勞評(píng)估的簡(jiǎn)化算法的主要簡(jiǎn)化過(guò)程，以及基于熱點(diǎn)應(yīng)力法的有限元算法的主要內(nèi)容；
　　 (3)將理論與工程實(shí)際相結(jié)合，選取98000t散貨船實(shí)船，研究該船重壓載艙艙壁處外底板縱骨失效的原因。在疲勞校核計(jì)算之前，先建立有限元模型，分析其屈服、屈曲強(qiáng)度。在屈服屈曲強(qiáng)度滿(mǎn)足基礎(chǔ)上，分別按疲勞評(píng)估的簡(jiǎn)化算法及有

4、限元算法分析該船的疲勞強(qiáng)度，確定失效原因；
　　 (4)進(jìn)一步分析，按簡(jiǎn)化算法和有限元算法計(jì)算船中位置各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，綜合重壓載艙艙壁位置的計(jì)算結(jié)果，對(duì)比兩種算法計(jì)算結(jié)果，并參照實(shí)船在實(shí)際營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，評(píng)估兩種算法的準(zhǔn)確度，以便為在實(shí)際結(jié)構(gòu)疲勞評(píng)估中能選擇更好的校核方法提供依據(jù)；
　　 (5)討論計(jì)算所得應(yīng)力集中系數(shù)，并改變計(jì)算中選取的參數(shù)值，研究其對(duì)疲勞壽命的影響程度，最后討論計(jì)算點(diǎn)的選取問(wèn)題，通過(guò)分析給出如何選擇疲勞