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原文传递潜艇结构的疲劳分析

论文题名：	潜艇结构的疲劳分析
关键词：	潜艇;低周疲劳;有限元法;结构载荷;应力强度;断裂力学
摘要：	本文分析了疲劳破坏的特点，疲劳载荷，疲劳载荷谱，疲劳寿命的分析计算方法，疲劳断口的各种形貌特征，疲劳设计的方法。对低周疲劳的特点和研究方法作了介绍，对低周疲劳寿命的计算作了分析。同时也对高周疲劳作了简要的说明。使用传统的疲劳分析方法对构件的疲劳寿命进行分析虽然理论己相当成熟，但是不够准确。因而，出现了使用断裂力学对结构进行疲劳寿命分析的理论，相对于传统的使用弹性力学进行疲劳分析的方法，断裂力学更注重于裂纹局部的应力场的分析与计算，并从中找出影响疲劳断裂的更为本质的决定量，因而就出现了～种有别于弹性力学疲劳分析的单纯使用应力值作为控制变量的参数，包括应力强度因子，裂纹张开位移和J积分，它们可以更为准确地反映裂纹处的应力场状况，裂纹扩展状况，从而估计出其疲劳寿命。其中最为要紧的是计算出应力强度因子，对应力强度因子的计算方法，有二维平面裂纹应力强度因子的计算和三维裂纹应力强度因子的计算，其中又根据裂纹形状及其所处位置的不同有不同的计算式，也有很多不同的方法，文中对几种典型的方法进行了说明和比较。裂纹闭合效应和高载迟滞效应也是疲劳裂纹扩展的重要理论组成部分，它们有效地修正并补充了疲劳裂纹扩展理论。现在利用断裂力学进行疲劳设计的主要方法是损伤容限设计和耐久性设计，文中对这两种设计方法的原理进行了说明。损伤力学是现在正在发展中的疲劳分析理论，它采用了完全不同于使用弹性力学和断裂力学进行疲劳分析的方法，而是从裂纹形成能量入手进行分析。有限元方法是现代结构分析中最为重要的数值计算方法。借助于计算机，它可以实现极为复杂的结构的计算分析。本文介绍了如何把有限元法应用于船体结构计算，把船体结构中的各个典型构件模型化并网格化。结合前面所述的疲劳分析方法和有限元分析方法，把两者结合使用有限元分析方法进行疲劳分析计算是一个重要的计算方法。文中对潜艇低周疲劳的特点作了叙述，并对一个实际的艇体舱段进行建模、分析、计算。最终得出了其疲劳分析结果。并在最后对前面使用的几种不同的疲劳寿命计算方法得出的结果进行了比较。
作者：	胡丰梁
专业：	海洋工程结构
导师：	张少雄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文