散貨船疲勞簡化算法與有限元方法比較研究.pdf

1、結構疲勞失效成為船舶及海洋結構物海損事故的主要原因之一，因此結構疲勞強度研究日益引起人們的廣泛關注。結構疲勞失效的機理是復雜的，研究學者采用了一定的基本假設和參考模型計算結構疲勞壽命。對于計算方法的研究不僅關系到準確預報海洋結構物的疲勞強度，更關系到國家人民生命財產(chǎn)的安全問題。本課題以CCS《船體結構疲勞強度指南》為指導，主要分析總結了結構疲勞評估簡化算法的主要過程以及有限元算法的關鍵要點。用簡化算法計算得到名義應力，有限元算法得到熱點

2、應力，分別使用名義應力與熱點應力計算結構疲勞壽命，最后將兩種算法的結果與實船在營運過程中的數(shù)據(jù)進行比較分析。在此基礎上，研究并討論了計算過程中所選擇的主要計算參數(shù)對計算結果的影響。
　　 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線性累積損傷準則的疲勞累積損傷方法，基于Paris裂紋擴展法則的斷裂力學方法，以及建立在概率思想基

3、礎上并與前2種方法相結合的可靠性分析法，以及各方法中的要點；
　　 (2)以CCS“指南”為基礎研究總結基于名義應力法的結構疲勞評估的簡化算法的主要簡化過程，以及基于熱點應力法的有限元算法的主要內容；
　　 (3)將理論與工程實際相結合，選取98000t散貨船實船，研究該船重壓載艙艙壁處外底板縱骨失效的原因。在疲勞校核計算之前，先建立有限元模型，分析其屈服、屈曲強度。在屈服屈曲強度滿足基礎上，分別按疲勞評估的簡化算法及有

4、限元算法分析該船的疲勞強度，確定失效原因；
　　 (4)進一步分析，按簡化算法和有限元算法計算船中位置各關鍵節(jié)點，綜合重壓載艙艙壁位置的計算結果，對比兩種算法計算結果，并參照實船在實際營運過程中的數(shù)據(jù)，評估兩種算法的準確度，以便為在實際結構疲勞評估中能選擇更好的校核方法提供依據(jù)；
　　 (5)討論計算所得應力集中系數(shù)，并改變計算中選取的參數(shù)值，研究其對疲勞壽命的影響程度，最后討論計算點的選取問題，通過分析給出如何選擇疲勞