發(fā)布時間：2020-12-26 05:21

　　船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在服役過程中會遭受多種載荷的共同作用,這將大大增加結(jié)構(gòu)的熱點應(yīng)力范圍,造成結(jié)構(gòu)的疲勞破壞。單一載荷作用下的疲勞評估方法已經(jīng)非常成熟,而多種載荷作用下的疲勞評估方法研究還相對較少,因此,本文主要針對船舶與海洋結(jié)構(gòu)物在多種隨機載荷作用下產(chǎn)生的疲勞問題,開展了一系列的疲勞評估方法研究。(1)研究了窄帶雙峰應(yīng)力譜作用下疲勞損傷評估方法。開發(fā)了一種新的基于逆傅里葉變化(IDFT)的數(shù)值模擬技術(shù),此技術(shù)能夠很好的實現(xiàn)隨機應(yīng)力譜到應(yīng)力時間序列過程的轉(zhuǎn)換。建立了參數(shù)化的矩形雙峰譜,使得隨機過程的譜參數(shù)都能通過精確的數(shù)學表達式計算出來,便于展開數(shù)值研究。采用以上兩種技術(shù)對窄帶雙峰譜方法的疲勞損傷預(yù)測精度和適用范圍進行了驗證,最終給出了合適的雙峰譜疲勞評估方法。(2)研究了兩種窄帶隨機載荷作用下的疲勞損傷組合方法�？紤]兩種理想窄帶隨機應(yīng)力過程的疊加,提出了兩個新的損傷組合公式�；趨�(shù)化的矩形雙峰應(yīng)力譜,對新提出的損傷組合公式的損傷預(yù)測精度進行了驗證,結(jié)果表明兩個新的損傷組合公式都給出了較為精確的疲勞損傷評估。和文獻中的損傷組合方法相比,新公式更加簡單而且精度也較高。研究了低頻載荷引起... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：155 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞

圖 1.3 時域疲勞評估方法流程Fig.1.3 Flow chart of time domain fatigue evaluation method(1) 應(yīng)力時間響應(yīng)疲勞校核熱點的應(yīng)力時間歷程可以通過實際測試或者進行結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學分析獲得，實際測試將會耗費大量的成本和時間，而結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學分析可以通過通用的有限元分析軟件或者自編程序?qū)崿F(xiàn)，研究者大多采用這種方法。(2) 循環(huán)計數(shù)法則獲得應(yīng)力時間歷程之后，接下來就是進行應(yīng)力循環(huán)分析。目前，文獻中提出了許多種不同的循環(huán)計數(shù)法則，不同循環(huán)計數(shù)法計算得到疲勞損傷存在很大差異。常用的三種計數(shù)法分別是：峰值計數(shù)法，幅值計數(shù)法和雨流計數(shù)法。其中雨流計數(shù)法是被國內(nèi)外研究者普通認可的一種最為精確的方法[44-45,53-55]，它是根據(jù)材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為進行計數(shù)的，具有一定的力學基礎(chǔ)，因此能夠較為全面的反應(yīng)隨機過程的全過程。雨流計數(shù)的原始定義是由 Matsuiski 和 Endo[42]兩人提出的，這兩個人只是從語言上對其進行了描述，

疲勞累積損傷計算。S-N 曲線可參考相應(yīng)的規(guī)范進行選取。在得到每個循環(huán)引之后，選擇合適的疲勞累積損傷理論也是疲勞計算的核心內(nèi)容之一。目前文獻了數(shù)十種疲勞累積損傷理論[57-72]，如線性累積損傷理論，非線性累積損傷理論累積損傷理論。其中最常用的是 Palmgren 和 Miner 提出的線性累積理論[73]，泛應(yīng)用于實際工程中。時域疲勞評估方法是目前被公認的一種最為精確的評估方法，然而，實際工程包含數(shù)千種疲勞工況，完整的非線性時域分析將會非常耗時，因此，時域疲勞應(yīng)用在結(jié)構(gòu)設(shè)計的末尾階段或者驗證計算階段，或者在研究中用于驗證頻域方[40,74-75]。2 頻域疲勞評估方法頻域疲勞評估方法的簡單流程如圖 1.4 所示。此方法首先要獲得結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)密度函數(shù)（PSD），然后建立此功率譜密度函數(shù)與雨流應(yīng)力范圍分布的關(guān)系，擇合適的 S-N 曲線和 Miner 累積損傷理論計算結(jié)構(gòu)的疲勞損傷。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海上風機支撐結(jié)構(gòu)的頻域疲勞評估方法研究[J]. 秦培江,馬永亮,韓超帥,曲先強.  浙江大學學報(工學版). 2017(09)
[2]深海細長柔性立管渦激振動數(shù)值分析方法研究進展[J]. 萬德成,端木玉.  力學季刊. 2017(02)
[3]頂張式立管長期渦激振動疲勞分析[J]. 馬坤明.  石油和化工設(shè)備. 2017(05)
[4]基于時域載荷的海上風機基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)疲勞分析[J]. 盛振國,任慧龍,甄春博,王永岐.  華中科技大學學報(自然科學版). 2014(04)
[5]風浪聯(lián)合作用下近海風機塔架結(jié)構(gòu)疲勞評估方法[J]. 馬永亮,曲先強,沙勝義,韓超帥.  大連海事大學學報. 2012(03)
[6]海上風機支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計分析研究[J]. 李紅濤.  中國海洋平臺. 2012(03)
[7]基于聯(lián)合概率密度的隨機聲疲勞壽命估算方法[J]. 沙云東,張振,唐金,李紀永.  振動.測試與診斷. 2012(S1)
[8]隨機振動應(yīng)力幅值的分布規(guī)律[J]. 楊萬均,施榮明.  機械設(shè)計與研究. 2011(06)
[9]雨流計數(shù)法與概率分布擬合在疲勞壽命估算中的應(yīng)用[J]. 張吉橋.  廣東工業(yè)大學學報. 2010(01)
[10]海洋輸液立管渦激振動響應(yīng)及其疲勞壽命研究[J]. 郭海燕,傅強,婁敏.  工程力學. 2005(04)

博士論文
[1]結(jié)構(gòu)振動疲勞壽命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大學 2009
[2]柔性立管渦激振動時域響應(yīng)分析[D]. 黃智勇.上海交通大學 2008
[3]深海立管渦激振動疲勞損傷預(yù)報方法研究[D]. 王一飛.上海交通大學 2008



本文編號：2939116