【摘要】：全球氣候變暖的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn),北極地區(qū)因其豐富的自然資源和潛在航線價值而受到各個國家的重視。船舶作為極地資源開發(fā)和貨運的關(guān)鍵裝備,其在極地環(huán)境下的結(jié)構(gòu)性能受到越來越多的學(xué)者的關(guān)注,并相繼開展了大量的研究工作,涉及低溫環(huán)境下浮冰的撞擊模擬、冰載荷的預(yù)報等。船舶長期在海上服役,由于海洋環(huán)境載荷的作用,船體結(jié)構(gòu)表面不可避免的產(chǎn)生裂紋、點蝕等形式的損傷。而在低溫環(huán)境下,含有裂紋損傷的結(jié)構(gòu)受到浮冰反復(fù)碰撞時極有可能發(fā)生脆斷破壞,從而威脅到船舶結(jié)構(gòu)的安全性。因此,開展低溫環(huán)境下含裂紋損傷結(jié)構(gòu)在反復(fù)沖擊載荷下的承載能力研究具有重要的理論意義和工程實用價值。然而,目前這方面的工作開展的相對較少。本文針對常溫和低溫下含不同裂紋長度板的反復(fù)沖擊問題開展了研究,得到了裂紋長度對板的承載能力以及變形破壞模式的影響規(guī)律,揭示了低溫對板的反復(fù)沖擊性能的影響機理。首先,開展了完整板和含不同長度裂紋板在常溫、低溫環(huán)境下的反復(fù)沖擊試驗。分析了完整板與含裂紋板在反復(fù)沖擊作用下的動力響應(yīng)特征的差異,探討了裂紋幾何參數(shù)對沖擊損傷模式和承載能力的影響,研究了環(huán)境溫度對板反復(fù)沖擊性能的影響。接著,建立了反復(fù)沖擊下板的數(shù)值模擬模型,深入地研究了裂紋尺寸和環(huán)境溫度對板反復(fù)沖擊性能的影響機理。通過將數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果的比較,驗證了數(shù)值模型的準確性,分析了含裂紋板在反復(fù)沖擊下的損傷過程,探討了裂紋幾何尺寸和環(huán)境溫度對含裂紋板的能量吸收、應(yīng)力分布以及承載能力的影響。最后,推導(dǎo)了反復(fù)沖擊載荷下圓板的塑性變形近似解析公式,并利用完整板的反復(fù)沖擊試驗驗證了理論公式的準確性。針對含初始裂紋板,將裂紋對圓板塑性變形的影響用板厚折減因子表征,給出了含裂紋板在反復(fù)沖擊下塑性變形的計算方法,并通過試驗進行了驗證。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U661.4
【圖文】：

共計 6 個拉伸試件。拉伸試件尺寸及拉伸試驗完成之后的試件如圖2-1 所示。常溫拉伸試驗在華中科技大學(xué)材料力學(xué)實驗室進行，低溫拉伸試驗在武漢鋼鐵（集團）公司的電子萬能試驗機（如圖 2-2 所示）上進行。圖 2-1 拉伸試件：(a)拉伸試件尺寸；(b)拉伸試件

圖 2-2 電子萬能試驗機（低溫）到的力-位移數(shù)據(jù)，處理得到常溫和低溫下的應(yīng)數(shù)見表 2-1�？梢钥闯�，鋼材沒有明顯的屈服的提高，延展性降低而脆性增強，斷裂應(yīng)變顯，強度極限提高 11.1%，斷裂應(yīng)變減小 27.3%材的力學(xué)性能的影響較大。

12圖 2-2 電子萬能試驗機（低溫）根據(jù)拉伸試驗得到的力-位移數(shù)據(jù)，處理得到常溫和低溫下的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖2-3所示，相應(yīng)的材料參數(shù)見表 2-1�？梢钥闯�，鋼材沒有明顯的屈服階段，低溫環(huán)境下材料的強度極限有顯著的提高，延展性降低而脆性增強，斷裂應(yīng)變顯著減小。與20 C相比，在 4 0 C溫度下，強度極限提高 11.1%，斷裂應(yīng)變減小 27.3%�？梢姡谠囼灉囟确秶鷥�(nèi)

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 段芳娟;反復(fù)沖擊載荷下含初始裂紋板動力響應(yīng)的實驗、數(shù)值及理論研究[D];華中科技大學(xué);2019年

本文編號：2770704