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周向裂纹损伤圆柱壳承载能力计算系统的设计与实现
| 论文题名： | 周向裂纹损伤圆柱壳承载能力计算系统的设计与实现 |
| 关键词： | 海洋结构物;圆柱壳;周向裂纹损伤;承载能力;计算系统;设计模式 |
| 摘要： | 在的建造过程中，通常采用圆柱壳作为其基本构件，然而，在载荷及风、波、潮汐、流、冰等的强烈作用下，圆柱壳容易出现疲劳裂纹损伤，对海洋平台结构物的安全性造成威胁。因此，如何判断裂纹损伤圆柱壳的承载能力，一直是海洋结构物安全性评估过程中的一个重要课题。本文提出了周向裂纹损伤圆柱壳承载能力计算系统，能够快速求解拉伸和弯曲载荷作用下，裂纹扩展长度，裂纹尖端张开位移CTOD，塑性长度β，J积分的值。在此基础上，通过一系列计算，可得到裂纹截面的约束条件、几何参数、材料参数的变化对极限强度的影响，从而为海洋平台的维护与建造提供施工依据与技术支撑。 首先，引入Dugdale解析模型，简要分析了裂纹起裂、稳定扩展直至塑性破坏的全过程，从而提出整个过程中的关键参数，即计算系统需要求解的参数。从而对计算系统的需求进行详细分析，并在此基础上完成系统的构建。 其次，引入自由支持（裂纹位于圆柱壳中心）和刚性固定（裂纹位于刚性固定端）两种不同边界约束下的计算模型，简要介绍了基于该模型的弹塑性解，分为裂纹不扩展和裂纹扩展两个部分。 然后，根据理论基础，分析不同编程语言的优缺点，进而确定开发方案，选择MATLAB为开发平台，基于软件系统设计的相关准则和MATLAB GUI图形界面编程，对系统界面进行设计，并给出了关键算法设计，包含插值编程实现和超越方程求解。 最后，依次测试数值求解和参数影响分析等功能，并与实验结果，有限元法计算结果相比较，验证计算结果的可靠性，进而验证该计算系统是否满足开发目的。 |
| 作者： | 李曼 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 赵耀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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