【摘要】：隨著LNG船舶市場的蓬勃發(fā)展,其附加產(chǎn)品的研發(fā)越來越受到重視,其中LNG罐體作為LNG燃料的存儲容器,在整個系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位。罐體的方案設(shè)計、強度校核等一般需要嚴格的把關(guān),尤其疲勞強度校核和壽命估算方面需要特別的關(guān)注,因為據(jù)統(tǒng)計大部分船舶事故的發(fā)生原因,都是由于材料的疲勞破壞產(chǎn)生的,所以在結(jié)構(gòu)疲勞問題上做好工作是對生命的保證。本文圍繞著疲勞破壞這一主題,做了以下的工作:(1)首先作者通過查閱相關(guān)文獻,整理總結(jié)了前人的工作情況,對整個的研究背景有了一定的了解;隨后本文介紹了疲勞強度的影響因素,包括應(yīng)力集中的影響、尺寸的影響、表面狀態(tài)的影響以及載荷狀況的影響等;其次介紹了國內(nèi)外關(guān)于疲勞問題的規(guī)范制定情況,對整個行業(yè)內(nèi)的情況有了一定的把握;然后說明了疲勞壽命的估算方法,一般包括S-N曲線法和斷裂力學(xué)法兩種,并分別作了詳細的介紹;最后簡述了疲勞損傷理論的類型,包括線性理論、修正線性理論以及其他理論,還有相關(guān)的影響因素等,為下文的研究做好了學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。(2)通過對100m~3低溫LNG燃料罐和30 m~3低溫液罐貯槽的計算分析,探究了LNG罐在船上不同布置方向下對結(jié)構(gòu)疲勞損傷的影響。依據(jù)最新修訂的17版《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》,通過加速度橢圓法對有限元模型進行加載計算,并選取適當(dāng)工況,計算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷值,最終得出LNG燃料罐在船上布置的方向不同確實會給其結(jié)構(gòu)疲勞強度帶來影響,并且罐體在縱向布置時較為安全的結(jié)論。建議工程中考慮船舶加速度情況,并在條件允許的情況下,盡量將罐體縱向布置。(3)由于船舶在實際海況下航行情況要復(fù)雜的多,所以應(yīng)用規(guī)范中的簡化方法可能會造成結(jié)果的不準確性,而基于譜分析法來進行疲勞壽命評估,其分析過程考慮到實際波浪譜,會更符合實際情況,并且行業(yè)中基于譜分析法對LNG罐體的疲勞壽命評估的工作較少,所以本文基于此方法分析了100m~3低溫LNG燃料罐的疲勞壽命。最終得出基于譜分析法計算的結(jié)果要小于基于規(guī)范法計算的結(jié)果的結(jié)論,說明規(guī)范的要求偏于安全,并且短期海況和波浪譜的選擇也會對最終結(jié)果產(chǎn)生影響。(4)考慮到LNG船舶在運營過程中始終處于一個極低溫的環(huán)境條件下,所以研究低溫環(huán)境對結(jié)構(gòu)的疲勞壽命的影響是很有必要的。通過相關(guān)的低溫修正S-N曲線,進行了常溫下和低溫下結(jié)構(gòu)疲勞損傷值的對比分析,最終得出低溫會提高材料的疲勞強度,進而提高結(jié)構(gòu)的疲勞壽命的結(jié)論,并且其影響程度較大,應(yīng)在實際工程中考慮該影響。
【圖文】：

線類型的曲線，而為了明顯表示到達疲勞極限所需要的最少循環(huán)次數(shù)，，還可把其畫在半對數(shù)坐標或雙對數(shù)坐標系中，如圖 2.2 所示。圖2.2 對數(shù)坐標系下的 S-N 曲線Fig.2.2 S-N Curve in the logarithmic coordinate system工程中一般常用的曲線為焊接節(jié)點處的 E 曲線和非焊接節(jié)點的 C 曲線。在 E 曲線的曲線拐點處 46.8147qS = ，7N = 10，其中qS 是指曲線二線段交點處的應(yīng)力值。由此，E 曲線的表達式可以寫成：EFW104105106107108101102103S(N·m/ 2)NBCDGF2

S-N曲線
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U664.81

【參考文獻】

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本文編號：2662677