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基于断裂力学的船舶加筋板结构低周疲劳研究
| 论文题名： | 基于断裂力学的船舶加筋板结构低周疲劳研究 |
| 关键词： | 船舶结构;加筋板;低周疲劳;断裂力学 |
| 摘要： | 船舶结构的疲劳强度对船舶的安全性和生命力有着十分重要的意义。目前船体结构疲劳强度的研究成果及应用基本都是针对高周疲劳。近年来随着船舶主尺度的不断加大，采用的高强度钢越来越多，船舶结构所受的应力及变形也越来越大，使得大型船舶结构的低周疲劳损伤问题显得十分突出，成为大型化船舶发展中亟待解决的关键性问题。本文以局部应力应变法分析船舶加筋板结构的低周疲劳裂纹萌生寿命；基于断裂力学的裂纹扩展理论，从理论上分析了板材和加筋条均含裂纹的加筋板结构裂尖处应力强度因子的理论解，研究了船舶加筋板结构裂尖处的应力强度因子随加筋条刚度和间距变化的影响规律以及其低周疲劳裂纹扩展寿命，以期为能正确预报船体结构的低周疲劳寿命提供一定的参考依据。本文主要做了如下工作： （1）系统归纳和总结了船舶低周疲劳问题的研究概况，从断裂力学的角度研究船舶结构的疲劳裂纹扩展寿命及其影响因素研究并对其理论基础进行简单的介绍。 （2）采用局部应力应变法，结合损伤力学理论分析了船舶加筋板结构的低周疲劳裂纹萌生寿命，并用MSC.Fatigue进行疲劳分析计算。 （3）基于Paris位移公式、复变应力函数和变分原理对加筋条和板材均出现裂纹的船舶加筋板结构进行线弹性断裂分析，理论上建立了加筋条和板材均含有裂纹的船舶加筋板结构在裂纹尖端处应力强度因子的计算方法。 （4）分析含裂纹损伤的有限宽船舶加筋板结构裂纹尖端应力强度因子随筋条间距和刚度的变化规律，研究了加筋板止裂特性。 （5）运用虚拟裂纹闭合技术（VCCT），应用有限元分析软件MSC.Marc对含初始裂纹的船舶加筋板结构的疲劳裂纹扩展寿命进行了仿真分析，对其低周疲劳扩展寿命进行了初步的预测以期为进一步研究提供一点思路。 本文从不同角度考察了各种因素对船舶加筋板结构低周疲劳寿命的影响，是疲劳强度理论分析与应用上的一个发展，对正确预报船舶结构的低周疲劳具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 董琴 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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