本文關(guān)鍵詞：典型船體拐角結(jié)構(gòu)的疲勞評(píng)估方法研究

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【摘要】：船舶與海洋結(jié)構(gòu)物通是由大量的板與各種骨材、桁材焊接而成，其焊接處利用肘板等加強(qiáng)構(gòu)件以滿足強(qiáng)度要求，致使結(jié)構(gòu)存在鋒利的拐角。在受載情況下，這些拐角處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，即具有奇異性（應(yīng)力為無窮大），，易萌生裂紋，并在交變載荷作用下不斷擴(kuò)展，直至結(jié)構(gòu)斷裂破壞，因此研究拐角區(qū)域的應(yīng)力集中至關(guān)重要。 （一）奇異強(qiáng)度理論背景研究，針對(duì)拐角處應(yīng)力集中問題，考慮常用規(guī)范外插法中外插點(diǎn)的位置只與板厚有關(guān)或?yàn)楣潭ㄖ�，而不取決于結(jié)構(gòu)的尺寸，論文將提出無需有限元分析的簡單方法。通過對(duì)奇異點(diǎn)處應(yīng)力場特點(diǎn)的分析，并結(jié)合裂紋尖端場的應(yīng)力函數(shù)，深入研究Williams、GrossMendelson、LazzarinLivieri等基于切口應(yīng)力強(qiáng)度因子理論簡化的應(yīng)力函數(shù)，引入應(yīng)用“奇異強(qiáng)度as”概念來計(jì)算“奇異應(yīng)力”的方法，同時(shí)尋找應(yīng)力分布與結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系，最終提出“奇異強(qiáng)度理論”新方法。 （二）奇異強(qiáng)度理論核心研究，利用ANSYS數(shù)值模擬及MathCAD數(shù)據(jù)處理，基于切口應(yīng)力強(qiáng)度理論，研究薄板135°拐角結(jié)構(gòu)和直角結(jié)構(gòu)的奇異性應(yīng)力分布、應(yīng)力集中、應(yīng)力強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)的疲勞特性，分析得到與結(jié)構(gòu)幾何尺寸關(guān)聯(lián)的“奇異強(qiáng)度”關(guān)系式，并基于此分別給定計(jì)算SIF的“奇異權(quán)函數(shù)法”和“奇異等效裂紋法”的研究方法及經(jīng)驗(yàn)公式。進(jìn)而應(yīng)用Paris裂紋擴(kuò)展法則進(jìn)行結(jié)構(gòu)奇異強(qiáng)度疲勞特性評(píng)估，同時(shí)結(jié)合S-N曲線分析拐角節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力集中，得到與結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)的“奇異應(yīng)力集中系數(shù)”表達(dá)式。然后針對(duì)切口應(yīng)力，提出可應(yīng)用于有限元結(jié)果分析的“奇異應(yīng)力等效取值法”。 （三）奇異強(qiáng)度理論展望研究，分析二維結(jié)構(gòu)拐角處的應(yīng)力場，通過研究4種結(jié)構(gòu)及不同方向上的應(yīng)力分布，得到薄板結(jié)構(gòu)135°拐角方案最佳。然后針對(duì)6種典型三維結(jié)構(gòu)的8處拐角，分別研究在拉伸載荷工況、彎矩載荷工況及共同加載工況下激勵(lì)裂紋萌生的各向應(yīng)力分布，得到各種結(jié)構(gòu)適用的最佳方案。為接下來將奇異強(qiáng)度理論應(yīng)用于典型三維結(jié)構(gòu)做展望性研究。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1257055