本文關(guān)鍵詞：船體結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展及其可靠性分析直接計(jì)算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著船舶大型化及高強(qiáng)度鋼在船體結(jié)構(gòu)中的廣泛應(yīng)用,船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估顯得尤為突出。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)船舶疲勞強(qiáng)度的研究工作主要集中在如何預(yù)防裂紋的產(chǎn)生上,對(duì)產(chǎn)生裂紋后的結(jié)構(gòu)研究較少。因此,各船級(jí)社的疲勞強(qiáng)度校核主要是基于S-N曲線的累積損傷方法,但其存在著一些難以克服的缺陷,如：預(yù)報(bào)結(jié)果離散性大,不能對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展路徑及剩余疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。隨著斷裂力學(xué)的發(fā)展,以疲勞裂紋擴(kuò)展為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)方法已成為疲勞問題的研究熱點(diǎn)。 本文對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)估問題開展了一系列研究,開發(fā)了疲勞裂紋擴(kuò)展程序FCG-System,能夠?qū)鸭y平板及加筋板結(jié)構(gòu)中單裂紋及多裂紋進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展特性分析；以此為基礎(chǔ),結(jié)合可靠性理論,開展了概率疲勞壽命評(píng)估研究,旨在提出含裂紋船體結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展分析和評(píng)估方法。 首先,基于ABAQUS及腳本語言python,結(jié)合疲勞和斷裂力學(xué)開發(fā)裂紋自動(dòng)擴(kuò)展的通用程序FCG-System。提出了網(wǎng)格自動(dòng)劃分方法,建立了復(fù)雜結(jié)構(gòu)任意裂紋擴(kuò)展自動(dòng)建模技術(shù)與參數(shù)化處理模塊,為含裂紋結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展特性分析提供了技術(shù)保障。 在此基礎(chǔ)上,結(jié)合虛擬裂紋閉合法,開發(fā)了含裂紋平板任意疲勞裂紋擴(kuò)展分析模塊。對(duì)含裂紋平板中單一裂紋擴(kuò)展和多裂紋同時(shí)擴(kuò)展的疲勞斷裂特性進(jìn)行分析,并與文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了該方法及其程序的準(zhǔn)確性及有效性。此外,對(duì)含非共線中心裂紋的方形板進(jìn)行系統(tǒng)研究,探討了不同位置的干擾裂紋擴(kuò)展特性,及干擾裂紋對(duì)基礎(chǔ)裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的干擾規(guī)律。 隨后,針對(duì)船體加筋板結(jié)構(gòu)線狀裂紋,提出了殼體單元的虛擬裂紋閉合法公式。在前述疲勞裂紋擴(kuò)展模擬技術(shù)框架下,結(jié)合殼體單元虛擬裂紋閉合法,進(jìn)一步開發(fā)了適用于船體結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展分析的模塊。為了有效地模擬大型結(jié)構(gòu)中疲勞裂紋擴(kuò)展,將子結(jié)構(gòu)技術(shù)整合到程序中模擬裂紋擴(kuò)展區(qū)以外的其他區(qū)域。隨后對(duì)加筋板結(jié)構(gòu)中單一裂紋擴(kuò)展和多裂紋同時(shí)擴(kuò)展的疲勞斷裂特性分析,驗(yàn)證了該方法及程序的準(zhǔn)確性及有效性,并對(duì)網(wǎng)格的不敏感性進(jìn)行驗(yàn)證。然后,對(duì)油船船體縱骨與橫艙壁的連接節(jié)點(diǎn)處四種常用典型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分析,研究其在側(cè)面壓力和軸向拉力作用下扶強(qiáng)材、軟趾、防傾肘板及背肘板對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展路徑及其壽命的影響。 最后,進(jìn)一步考慮材料參數(shù)、幾何參數(shù)和荷載參數(shù)等隨機(jī)性的影響,對(duì)含裂紋結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展可靠性進(jìn)行分析。通過增加新的樣本點(diǎn)構(gòu)造高精度響應(yīng)面逐步逼近極限狀態(tài)函數(shù)的方法,將Kriging改進(jìn)響應(yīng)面法與MC法結(jié)合起來,構(gòu)造基于Kriging改進(jìn)響應(yīng)面的可靠度分析方法。并通過三個(gè)數(shù)值算例驗(yàn)證了Kriging改進(jìn)響應(yīng)面方法的準(zhǔn)確性及高效性。基于FCG-System,結(jié)合Kriging改進(jìn)響應(yīng)面法,提出了基于Kriging改進(jìn)響應(yīng)面法的疲勞壽命可靠度分析方法。隨后采用Kriging改進(jìn)響應(yīng)面法對(duì)單邊斜裂紋矩形板和單邊缺口四點(diǎn)彎曲試樣進(jìn)行了可靠性分析,并將計(jì)算結(jié)果與經(jīng)典響應(yīng)面法的結(jié)果相對(duì)比。另外,還將該方法應(yīng)用于其他含裂紋結(jié)構(gòu)的疲勞可靠性分析。
【關(guān)鍵詞】：疲勞裂紋擴(kuò)展 FCG-System 可靠性 改進(jìn)響應(yīng)面法 船體結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O346.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-36
• 1.1 研究背景及意義10-14
• 1.2 船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估研究進(jìn)展14-26
• 1.3 船體結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展研究方法26-33
• 1.4 本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)33-36
• 2 疲勞裂紋擴(kuò)展模擬系統(tǒng)FCG-System36-48
• 2.1 引言36
• 2.2 程序設(shè)計(jì)思路及流程36-41
• 2.3 疲勞裂紋擴(kuò)展模擬方法41-46
• 2.4 裂紋擴(kuò)展量問題46-47
• 2.5 本章小結(jié)47-48
• 3 含裂紋平板疲勞裂紋擴(kuò)展研究48-77
• 3.1 引言48
• 3.2 平面裂紋擴(kuò)展理論48-51
• 3.3 驗(yàn)證例題51-62
• 3.4 兩裂紋擴(kuò)展相互作用62-75
• 3.5 本章小結(jié)75-77
• 4 船體加筋板結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展研究77-114
• 4.1 引言77
• 4.2 加筋板結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展計(jì)算77-82
• 4.3 驗(yàn)證例題82-93
• 4.4 網(wǎng)格不敏感性研究93-97
• 4.5 船舶典型節(jié)點(diǎn)研究97-112
• 4.6 本章小結(jié)112-114
• 5 疲勞裂紋擴(kuò)展可靠性研究114-149
• 5.1 引言114-115
• 5.2 基于Kriging改進(jìn)響應(yīng)面法的疲勞裂紋擴(kuò)展模型115-123
• 5.3 驗(yàn)證例題123-130
• 5.4 基于改進(jìn)響應(yīng)面的疲勞裂紋擴(kuò)展分析130-144
• 5.5 船舶典型結(jié)構(gòu)概率疲勞裂紋擴(kuò)展分析144-147
• 5.6 本章小結(jié)147-149
• 6 全文總結(jié)與展望149-152
• 6.1 全文總結(jié)149-151
• 6.2 研究展望151-152
• 致謝152-154
• 參考文獻(xiàn)154-169
• 附錄1 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文目錄169-171
• 附錄2 攻讀學(xué)位期間參加的主要科研項(xiàng)目171

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳歡;趙永慶;曾衛(wèi)東;;疲勞裂紋擴(kuò)展行為的研究現(xiàn)狀及鈦合金的疲勞裂紋擴(kuò)展特征[J];稀有金屬快報(bào);2007年07期

2 鄭修麟;;根據(jù)鋼的拉伸性能估算疲勞裂紋擴(kuò)展壽命[J];機(jī)械強(qiáng)度;1982年04期

3 董世鐸 ,李明奇 ,呂振肅 ,馮博學(xué);微機(jī)在疲勞裂紋擴(kuò)展研究中的應(yīng)用[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1987年03期

4 劉曉坤;王建軍;傅祥炯;;腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的計(jì)算與修正方法[J];機(jī)械強(qiáng)度;1989年02期

5 張彥華,賈安東;疲勞裂紋擴(kuò)展分析的隨機(jī)方法[J];力學(xué)進(jìn)展;1993年04期

6 熊峻江;可靠性設(shè)計(jì)中的疲勞裂紋擴(kuò)展隨機(jī)模型[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);1998年04期

7 丁克勤,傅惠民,柳春圖;表面疲勞裂紋擴(kuò)展性能曲線測(cè)試的小樣本方法[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2000年01期

8 張建宇,趙麗濱,費(fèi)斌軍,劉文王廷;譜載荷下疲勞裂紋擴(kuò)展隨機(jī)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2000年01期

9 薛紅軍,呂國(guó)志;隨機(jī)因素對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展分散性影響的探討[J];機(jī)械強(qiáng)度;2001年01期

10 田秀云,杜洪增,孫智強(qiáng);金屬材料疲勞裂紋擴(kuò)展曲線的擬合方法研究[J];工程力學(xué);2003年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許楊劍;袁荒;;利用擴(kuò)展有限元法對(duì)準(zhǔn)脆性材料中的混合型疲勞裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

2 王娜;王建國(guó);王紅纓;;基于Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型疲勞裂紋擴(kuò)展的研究[A];全國(guó)MTS巖土混凝土試驗(yàn)研討會(huì)論文集[C];2009年

3 許忠勇;強(qiáng)群;;疲勞裂紋擴(kuò)展力學(xué)理論研究(Ⅱ)——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[A];疲勞與斷裂2000——第十屆全國(guó)疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

4 陳龍;蔡力勛;黃學(xué)偉;;一種研究材料疲勞裂紋擴(kuò)展特性的數(shù)值模擬方法及其應(yīng)用[A];2010年海峽兩岸材料破壞/斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議暨第十屆破壞科學(xué)研討會(huì)/第八屆全國(guó)MTS材料試驗(yàn)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

5 趙興華;包陳;蔡力勛;;含徑向裂紋小尺寸管件的疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)方法[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 王娜;王建國(guó);;基于Ⅰ-Ⅲ復(fù)合型疲勞裂紋擴(kuò)展的研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

7 許忠勇;王利君;余和存;;疲勞裂紋擴(kuò)展的影響因素分析[A];第十二屆全國(guó)疲勞與斷裂學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 葛森;李仲;肖迎春;劉國(guó)強(qiáng);;頻率對(duì)鋁合金腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的影響[A];中國(guó)數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究學(xué)會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

9 李仲;葛森;張積廣;肖迎春;呂國(guó)志;;多處損傷鋁合金加筋板的疲勞裂紋擴(kuò)展研究[A];中國(guó)數(shù)學(xué)力學(xué)物理學(xué)高新技術(shù)交叉研究學(xué)會(huì)第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

10 張國(guó)濱;袁荒;;基于粘聚力模型的鎳基合金的蠕變-疲勞裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬[A];塑性力學(xué)新進(jìn)展——2011年全國(guó)塑性力學(xué)會(huì)議論文集[C];2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 白士剛;玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板疲勞裂紋擴(kuò)展的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 呂緒明;核電站主管道材料的疲勞行為及LBB評(píng)定研究[D];北京科技大學(xué);2016年

3 杜彥楠;NiCrMoV轉(zhuǎn)子鋼焊接接頭近門檻值區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究[D];華東理工大學(xué);2015年

4 何文濤;船體結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展及其可靠性分析直接計(jì)算法研究[D];華中科技大學(xué);2015年

5 宋欣;壓載荷對(duì)鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展影響的有限元建模及實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2009年

6 衣振華;疲勞裂紋擴(kuò)展研究及在裝載機(jī)橫梁壽命估算中的應(yīng)用[D];山東大學(xué);2011年

7 劉艷萍;焊接橋梁鋼疲勞裂紋擴(kuò)展行為研究[D];華中科技大學(xué);2010年

8 沙宇;鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展的壓載荷效應(yīng)與過載效應(yīng)研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2011年

9 王坤茜;不同應(yīng)力比下的疲勞裂紋擴(kuò)展可靠性研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

10 陳國(guó)龍;疲勞裂紋擴(kuò)展及基于風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)維修計(jì)劃研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙興華;用于C250鋼的疲勞試驗(yàn)方法研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 閆小順;船海結(jié)構(gòu)物疲勞裂紋擴(kuò)展壽命與可靠性預(yù)報(bào)方法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

3 楊超;Ⅰ-Ⅱ型復(fù)合加載下高強(qiáng)鋼焊接接頭的疲勞裂紋擴(kuò)展行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 張超;基于斷裂力學(xué)的某鋼船船艏結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)報(bào)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 梁永梅;加載波形對(duì)D36鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的影響[D];大連理工大學(xué);2015年

6 代嬌榮;應(yīng)力比對(duì)D36鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的影響[D];大連理工大學(xué);2015年

7 丁振;海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 洪波;干濕交替環(huán)境下海洋鋼腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展模型研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 劉家菊;5E62鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展行為的有限元模擬[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

10 龍小江;鋼材損傷過程聲發(fā)射監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方法研究[D];南昌航空大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：船體結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展及其可靠性分析直接計(jì)算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：391998