遠(yuǎn)海服役的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)不可避免地發(fā)生疲勞破壞,含裂紋損傷結(jié)構(gòu)的剩余疲勞強(qiáng)度評(píng)估是全生命周期結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的重要一環(huán),對(duì)指導(dǎo)結(jié)構(gòu)維護(hù)和修理至關(guān)重要。目前工程上,通常使用疲勞裂紋擴(kuò)展方法,模擬含裂紋損傷結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展路徑,并評(píng)估其剩余疲勞壽命。但傳統(tǒng)的有限元方法要求裂紋尖端附近的有限元網(wǎng)格劃分得十分精細(xì)來準(zhǔn)確捕捉尖端的應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng),并且需要不斷地重新劃分有限元網(wǎng)格來模擬裂紋的擴(kuò)展,其計(jì)算效率十分低下。因此,有必要提出更為便捷快速的剩余疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法。本文基于ABAQUS平臺(tái),提出一種結(jié)合了三維擴(kuò)展有限單元法和直接循環(huán)法的疲勞壽命評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜載荷下裂紋的任意擴(kuò)展和疲勞壽命預(yù)測(cè),并將此方法用于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的剩余疲勞強(qiáng)度評(píng)估。本文首先利用Python語言,編寫了等效積分區(qū)域法的裂紋尖端J積分計(jì)算程序,計(jì)算平面和三維模型的裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子,驗(yàn)證了基于ABAQUS平臺(tái)的擴(kuò)展有限單元法的正確性。并且,基于并基于水平集方法,編寫了搜索裂紋面位置的Python語言程序,實(shí)現(xiàn)了ABAQUS平臺(tái)上,擴(kuò)展有限單元法計(jì)算后的裂紋面提取,從而計(jì)算裂紋長度。在此基礎(chǔ)上,本文融合了直接循環(huán)法和基于能量釋... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 疲勞分析方法的發(fā)展
        1.2.2 擴(kuò)展有限單元法
    1.3 本文研究內(nèi)容
2 擴(kuò)展有限單元法的基本理論
    2.1 水平集方法對(duì)裂紋位置的描述
    2.2 單元節(jié)點(diǎn)位移的近似格式
    2.3 裂紋尖端能量釋放率和應(yīng)力強(qiáng)度因子
    2.4 基于擴(kuò)展有限單元法的應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算
        2.4.1 中心穿透裂紋
        2.4.2 單邊穿透裂紋
        2.4.3 中心穿透斜裂紋
    2.5 本章小結(jié)
3 基于直接循環(huán)法和擴(kuò)展有限單元法的剩余疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法
    3.1 直接循環(huán)法
    3.2 基于能量釋放率的Paris公式
    3.3 裂紋面位置的提取
    3.4 平板結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展
        3.4.1 單邊穿透裂紋疲勞裂紋擴(kuò)展分析
        3.4.2 圓形開孔邊緣裂紋疲勞裂紋擴(kuò)展分析
    3.5 本章小結(jié)
4 疲勞裂紋擴(kuò)展算法的改進(jìn)
    4.1 虛擬裂紋閉合技術(shù)的缺陷
    4.2 疲勞裂紋擴(kuò)展速率的檢查算法
    4.3 基于改進(jìn)算法的實(shí)際工程結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展分析研究
        4.3.1 含裂紋損傷加筋板結(jié)構(gòu)
        4.3.2 含裂紋損傷管節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于斷裂力學(xué)的海洋管道焊接接頭疲勞壽命計(jì)算[J]. 胡瑾秋,賀維維,郭家潔,胡艷華,唐德渝.  石油礦場(chǎng)機(jī)械. 2018(02)
[2]船舶折角型節(jié)點(diǎn)的疲勞裂紋擴(kuò)展計(jì)算（英文）[J]. 孔小兵,黃小平,趙鵬遠(yuǎn),張道坤.  船舶力學(xué). 2017(09)
[3]基于切口應(yīng)力強(qiáng)度理論的橫向角接焊接接頭的疲勞強(qiáng)度評(píng)估（英文）[J]. 諶偉,嚴(yán)仁軍,Nigel BARLTROP,楊平,劉恩騫,秦愷.  船舶力學(xué). 2015(09)
[4]基于熱點(diǎn)應(yīng)力法的正交異性鋼橋面板疲勞驗(yàn)算[J]. 蒲黔輝,高立強(qiáng),劉振標(biāo),施洲.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(03)
[5]位移外推法在應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算中的應(yīng)用[J]. 朱銳,鄧乾金.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2013(02)
[6]基于塑性損傷理論的延性金屬裂紋擴(kuò)展模擬[J]. 鄭娜.  科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2012(28)
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[9]基于ANSYS的齒輪動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算[J]. 吳軍榮,干洪,何芝仙.  新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(06)
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博士論文
[1]基于健康監(jiān)測(cè)的鋼橋面板疲勞壽命評(píng)估[D]. 李星新.中南大學(xué) 2012
[2]基于連續(xù)累積損傷的疲勞啟裂和裂紋擴(kuò)展的統(tǒng)一模型[D]. 邱寶象.浙江工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于XFEM的應(yīng)力強(qiáng)度因子和疲勞裂紋擴(kuò)展分析[D]. 李鳳翔.蘭州理工大學(xué) 2016
[2]粘聚力模型在混凝土裂紋擴(kuò)展中的應(yīng)用[D]. 李麗丹.武漢科技大學(xué) 2015
[3]焊接管節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布規(guī)律評(píng)估新方法研究[D]. 趙曉玲.大連理工大學(xué) 2015
[4]船舶與海洋工程焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞研究[D]. 劉英芳.大連理工大學(xué) 2014
[5]雙材料表面裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的數(shù)值研究[D]. 張盛明.浙江工業(yè)大學(xué) 2010



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