【摘要】：超大型集裝箱船的大開(kāi)口特征使得剪應(yīng)力和翹曲應(yīng)力在整個(gè)船舶受力中占有較大比重,這對(duì)船舶的抗彎強(qiáng)度、橫向強(qiáng)度及扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度非常不利。因此,越來(lái)越多的高強(qiáng)度厚鋼板應(yīng)用于超大型集裝箱船上,在提高直接強(qiáng)度的同時(shí)也引入更加嚴(yán)重的疲勞問(wèn)題。目前,對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的疲勞評(píng)估主要采用S-N曲線法和斷裂力學(xué)方法,前者在工程中廣泛應(yīng)用,后者由于能考慮載荷比、載荷次序等對(duì)疲勞壽命的影響而方興未艾。但是,S-N曲線能否外推(規(guī)范要求材料屈服強(qiáng)度小于400MPa)到高強(qiáng)度鋼還有待進(jìn)一步研究,且S-N曲線法不能評(píng)估已經(jīng)產(chǎn)生裂紋的構(gòu)件的剩余壽命。因此,本文考慮用斷裂力學(xué)方法評(píng)估集裝箱船典型節(jié)點(diǎn)疲勞壽命。針對(duì)集裝箱船上受載簡(jiǎn)單且有現(xiàn)成應(yīng)力強(qiáng)度因子(SIF)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式的構(gòu)件,采用CCS疲勞指南推薦的簡(jiǎn)化算法計(jì)算疲勞載荷譜,針對(duì)受力復(fù)雜而無(wú)現(xiàn)成SIF計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式的艙口角隅,通過(guò)直接有限元分析回歸出SIF計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式并采用譜分析法計(jì)算疲勞載荷譜。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹課題研究背景及意義,概述集裝箱船疲勞評(píng)估研究現(xiàn)狀,討論疲勞載荷譜構(gòu)建方式。(2)介紹CCS《船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度指南》(2015)推薦的簡(jiǎn)化算法和ABS疲勞指南推薦的譜分析方法計(jì)算疲勞載荷譜,研究了復(fù)雜載荷下應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算方法及流程,介紹單一曲線裂紋擴(kuò)展模型和失效評(píng)估圖技術(shù)。(3)研究基于簡(jiǎn)化算法構(gòu)造多工況下疲勞載荷譜序列,并將其應(yīng)用于SIF計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式已知的典型縱向構(gòu)件疲勞校核中,為了計(jì)算和工程應(yīng)用的方便,針對(duì)集裝箱船縱向構(gòu)件編寫了功能強(qiáng)大、界面友好的程序。(4)用直接有限元分析方法研究不同浪向和頻率下某超大型集裝箱船多個(gè)艙口角隅的裂紋擴(kuò)展,在大量計(jì)算的基礎(chǔ)上分析裂紋擴(kuò)展規(guī)律并回歸出統(tǒng)一的SIF計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式,用另一艘集裝箱船直接有限元計(jì)算的結(jié)果驗(yàn)證回歸公式的可靠性。(5)分析影響疲勞裂紋擴(kuò)展壽命的諸多因素,如海浪譜、航速及浪向、初始裂紋尺寸及載荷次序等。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U674.131;U661.4
【圖文】：

側(cè)板、艙口圍板等厚度并采用高強(qiáng)度鋼，見(jiàn)圖 1-1，而底部由于是雙層底結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和剛度足夠，一般不采用高強(qiáng)度鋼。目前，普遍認(rèn)為焊接疲勞強(qiáng)度隨板厚的增加而下降[1]，這跟板厚增加導(dǎo)致的材料不均勻性增加息息相關(guān)，同時(shí)材料的疲勞強(qiáng)度與材料的屈服或抗拉強(qiáng)度并不是線性相關(guān)的，即材料的疲勞性能并不能因材料強(qiáng)度的提高而同步提高，有的材料疲勞性能隨著材料強(qiáng)度的增加反而降低[12]。因

紋尺寸由構(gòu)件的使用要求（如水密構(gòu)件裂紋不得穿透本文采用 BS7910[69]推薦的失效評(píng)估圖技術(shù)計(jì)算臨界裂命。力學(xué)方法校核超大型集裝箱船疲勞壽命的流程圖見(jiàn)圖 疲勞載荷譜序列和復(fù)雜節(jié)點(diǎn) SIF 經(jīng)驗(yàn)公式的回歸是本

圖 2- 2 斷裂力學(xué)方法疲勞校核流程圖Fig.2- 2 Fatigue assessment flow chart by Fracture Mechanics2.2 疲勞載荷2.2.1 等效設(shè)計(jì)波法就簡(jiǎn)化算法的具體規(guī)定和計(jì)算細(xì)節(jié)而言，各船級(jí)社存在著較大的差別。中國(guó)船級(jí)社（CCS）最新修正（2015）的《船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度指南》[13]也給出了疲勞載荷的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，其本質(zhì)上是一種基于經(jīng)驗(yàn)公式的等效設(shè)計(jì)波法，該方法的主要思想和內(nèi)容包括：（1）疲勞載荷計(jì)算。對(duì)于集裝箱船，選擇均勻滿載和正常壓載兩種載況，由經(jīng)驗(yàn)公式給出各載況的六種工況在指定超越概率水平下的彎矩。（2）應(yīng)力分量計(jì)算。進(jìn)行應(yīng)力分析時(shí)，根據(jù)集裝箱船縱向構(gòu)件的位置不同，

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本文編號(hào)：2784124