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船用加筋板结构动载条件下的断裂特性分析
| 论文题名： | 船用加筋板结构动载条件下的断裂特性分析 |
| 关键词： | 船体钢;加筋板;冲击载荷;剩余强度;止裂 |
| 摘要： | 本文分别利用Instron4050万能试验机，摆锤冲击试验机和 Hopkinson装置(SHPB)获得的某船体钢和焊缝金属在K≈10<'0>～10<'7>MPa平方根m/s冲击载荷范围内的静、动态力学性能数据，分析了其对冲击载荷的适应性。分析试验结果可知，在准静态条件下，某船体钢和焊缝金属均具有良好的低温韧性，无脆性倾向，但在冲击载荷作用下，均表现出明显的脆性倾向性，且随着载荷速率提高和温度降低其脆性倾向性增大。 分别用27J、42J能量判据以及 50％晶状断口率准则确定了某船体钢及焊缝金属的转变特性温度 T<,k>，结合动载条件下的断裂特性分析图，评定了其对冲击载荷的适应性。结果表明，在较高速冲击载荷K≈10<'7>MPa平方根m/s条件下，某船体钢焊接结构对舰船工作条件将表现出严重的不适应性，为适应其在极限条件下的工作，保证安全服役，舰船必须采取有效的防护或止裂措施。 论文第二部分以线弹性断裂力学为基础，根据加筋板结构的止裂原理，建立了船用铆接加筋板结构的剩余强度图，讨论了其断裂、止裂特性以及温度、载荷速率、加筋比和筋条强度对剩余强度下限的影响。针对本文所讨论的船用铆接加筋板结构，给出了其在K≈10<'5>MPa平方根m/s和K≈10<'7>MPa平方根m/s冲击载荷及-20℃、0℃和20℃温度条件下剩余强度下限和有效止裂的裂纹尺寸范围，可为某船体钢的止裂设计提供一定的理论参考。 论文最后以Poe铆钉力法为基础，计算了焊接加筋板结构的应力强度因子缩减系数C。在Poe铆钉力法中，铆钉间距P=6/20(b为筋条间距)后，再继续减少铆钉间距，应力强度因子缩减系数C值变化很小，因此，P=b/20时的 C 值可用于焊接加筋板结构的相关计算。在此基础上，本文作出了K≈10<'5>MPa平方根m/s和K≈10<'7>MPa平方根m/s冲击载荷及-20℃、0℃和20℃温度条件下船用典型焊接加筋板结构在裂纹长度小于筋条间距(a≤a<,s>)时的剩余强度图，给出了裂纹长度等于筋条间距(a=a<,s>)时，焊接加筋板结构的剩余强度值，并讨论了铆接加筋板和焊接加筋板在断裂和止裂特性上的差异。 |
| 作者： | 宋艳美 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 刘瑞堂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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