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基于累积塑性的船体板二轴低周疲劳研究
| 论文题名： | 基于累积塑性的船体板二轴低周疲劳研究 |
| 关键词： | 船体结构;二轴低周疲劳;累积塑性;裂纹扩展速率 |
| 摘要： | 恶劣海况中多轴非规则载荷作用下，船体结构不仅存在着低周疲劳破坏，还存在着明显的累积塑性破坏。目前，虽然少数学者对这种多轴低周疲劳裂纹扩展研究有着较为深刻的认识，但是在具体的研究上，至今还未见实质性的研究成果，远远满足不了船舶工程发展需求，国内急待开发研究以解决工程应用中所存在的问题。为了揭示低周疲劳裂纹扩展和累积塑性的相互作用关系以及其对多轴低周疲劳载荷下船体结构裂纹扩展行为的影响规律。本文以理论分析、数值仿真和疲劳实验相结合的方法研究了二轴低周疲劳载荷作用下船体裂纹板的塑性累积规律及其裂纹扩展行为，主要工作如下： 1）以本构模型的主控方程为出发点，探讨了二轴低周疲劳载荷作用下裂纹尖端处应力应变场的变化，并且通过Newton-Raphson迭代法推导了船体裂纹板裂纹尖端的二轴低周疲劳累积塑性破坏的理论解。在理论分析和实验的基础上，结合数值仿真得到了合理的Q235钢Chaboche联合模型参数。 2）使用有限元软件Abaqus，进行了不同影响因素的二轴低周疲劳载荷作用下裂纹尖端的循环应力应变响应数值计算研究，分析了各影响因素对应力应变滞回曲线的影响，同时对比了裂纹尖端塑性应变累积率的数值模拟结果与实验测量值之间的区别，以此来验证了数值模拟的准确性。 3）采用节点释放法（VCCT）模拟了十字形船体裂纹板的二轴低周疲劳裂纹扩展行为，分析了裂纹尖端张开位移（CTOD）与累积塑性应变（εp）的相互关系，证实了二轴低周疲劳破坏与累积塑性破坏的相互促进规律。 4）通过二轴低周疲劳裂纹扩展实验，获得了船体裂纹板在不同载荷作用下的裂纹扩展速率，并将裂纹扩展速率的理论模型与实验结果进行了对比，验证了理论模型的合理性。 通过本文的研究分析，确定了二轴低周疲劳载荷作用下累积塑性与低周疲劳的相互促进关系，获得了船体裂纹板的裂纹扩展行为。为实际恶劣海况海洋环境下船体结构真实断裂性能及疲劳强度的分析与评估，提供了理论分析基础与计算方法。 |
| 作者： | 熊康 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 裴志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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