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船体结构疲劳强度评估非线性设计波法
| 论文题名： | 船体结构疲劳强度评估非线性设计波法 |
| 关键词： | 疲劳损伤;载荷控制参数;非线性设计波;不规则波;船体结构;疲劳寿命预报 |
| 摘要： | 船舶结构疲劳寿命预报一直是船舶力学领域的研究热点。目前，基于谱分析的疲劳寿命预报方法是公认的比较精确的方法。但实践表明，基于谱分析的直接计算法的计算工作量相当大，给实际应用带来很大的不便，且该方法基于的理论基础是线性系统变换，而近年来很多研究都表明，波浪载荷的非线性因素对船体结构疲劳强度的影响不可忽略，因此该方法具有其局限性。设计波法不仅可以得到合理的结果，而且还可以考虑载荷的非线性效应对疲劳强度的影响，同时又能大大减少计算量，因而在工程上有很好的发展前景。 本文在研究适用于散货船结构疲劳强度评估的设计波法的基础上，考虑载荷的非线性效应对船体结构疲劳损伤的影响。围绕疲劳设计波的确定、疲劳损伤的计算，本文进行了以下几方面的工作： 1)根据细化节点的结构形式选取多个控制载荷参数，对控制载荷参数进行长期预报及幅频响应计算，得到各控制载荷参数对应的设计波参数；通过设计波作用下应力范围的组合得到细化节点处的疲劳参考应力范围，进而计算细化节点处的疲劳损伤。 2)参照共同规范选取合适的载荷控制参数，并根据损伤等效原理计算得到各细化节点的等效应力范围，从而确定各节点的等效设计波；考虑设计波非线性效应对疲劳强度的影响，计算设计波的非线性疲劳载荷；通过有限元方法计算船体结构在非线性设计波下的疲劳损伤，并与线性设计波下的疲劳损伤进行对比分析； 3)在时域内计算不规则波的波浪载荷及运动响应，得到船体结构在不规则波作用下的应力时历；对该应力时历进行雨流计数得到应力范围的统计样本值，进而通过数理统计方法拟合得到应力范围的分布函数，从而不规则波下的疲劳损伤就能计算得到；最后，根据损伤等效的原则，得到合适的设计波。 |
| 作者： | 刘冬平 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯国庆 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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