LNG船纵骨端部表面裂纹疲劳扩展寿命计算
发布时间：2021-03-04 05:36
基于断裂力学的裂纹扩展方法预报液舱纵骨端部的疲劳寿命。采用有限元软件对液舱纵骨端部节点处表面裂纹应力强度因子进行系列计算,并在BS7910经验公式的基础上拟合出趾端的应力强度因子修正系数经验公式。将采用该公式得到的结果与有限元计算结果相对比,结果表明二者能较好地吻合,该公式可应用到类似端部结构裂纹扩展应力强度因子的计算中。按挪威船级社（Det Norske Veritas,DNV）规范的要求组合热点主应力幅值,并按降序对各载荷块构造液舱疲劳热点载荷谱,结合修正公式系数经验计算液舱纵骨端部趾端的裂纹扩展寿命,预报的疲劳寿命满足要求。
【文章来源】：船舶与海洋工程. 2020,36(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
平板模型表面裂纹之后1
20船舶与海洋工程2020年第2期个表面裂纹，在拉力F=100MPa的作用下，计算裂纹表面点和最深点的应力强度因子，并将计算结果与采用Newman-Raju经验公式计算得到的结果相比较，结果见图2和图3。由图2和图3可知，最深点的应力强度因子与表面点的应力强度因子的吻合度很好，由此可验证本文的建模方法是合理的，计算的精度是满足要求的。图2表面点应力强度因子对比图3最深点应力强度因子对比2.2焊趾应力强度因子修正系数Mk分析应力强度因子修正系数的计算式为plateweld/aKKMk(1)式(1)中：Kweld为肘板趾端处表面裂纹的应力强度因子；Kplate为平板上相同表面裂纹的应力强度因子。在拟合趾端应力强度因子修正系数时，需考虑各种参数的影响。已有很多学者对该问题进行研究，其中：韩芸等[11]对T型节点进行研究，认为裂纹形状比、裂纹深度与板厚比（ta/）和焊趾角均为影响因素，但主要影响因素为裂纹深度与板厚比，其次为裂纹形状比；刘帆等[6]对趾端底板上的表面裂纹扩展进行研究，发现裂纹长度与焊缝长度的比值的影响较大；孔小兵等[7]对集装箱船纵骨端部进行研究，认为扶强材的宽度也有一定的影响。除了以上影响因素以外，在拟合焊趾处裂纹应力强度因子时，还需考虑焊趾的形状，在实际工程中，焊趾过渡阶段是呈圆弧形状的（见图4），而上述研究都是按锥形建模的（见图5），这与实际情况不太相符。此外，在计算纵骨端部的应力强度因子时，腹板存在与否及其厚度也有一定的影响。根据实际LNG船垂直端部焊趾的形状，本文采用图6所示的模型进行计算，模拟网格的合理性和计算结果的精确度已进行验证。对于端部焊趾?
20船舶与海洋工程2020年第2期个表面裂纹，在拉力F=100MPa的作用下，计算裂纹表面点和最深点的应力强度因子，并将计算结果与采用Newman-Raju经验公式计算得到的结果相比较，结果见图2和图3。由图2和图3可知，最深点的应力强度因子与表面点的应力强度因子的吻合度很好，由此可验证本文的建模方法是合理的，计算的精度是满足要求的。图2表面点应力强度因子对比图3最深点应力强度因子对比2.2焊趾应力强度因子修正系数Mk分析应力强度因子修正系数的计算式为plateweld/aKKMk(1)式(1)中：Kweld为肘板趾端处表面裂纹的应力强度因子；Kplate为平板上相同表面裂纹的应力强度因子。在拟合趾端应力强度因子修正系数时，需考虑各种参数的影响。已有很多学者对该问题进行研究，其中：韩芸等[11]对T型节点进行研究，认为裂纹形状比、裂纹深度与板厚比（ta/）和焊趾角均为影响因素，但主要影响因素为裂纹深度与板厚比，其次为裂纹形状比；刘帆等[6]对趾端底板上的表面裂纹扩展进行研究，发现裂纹长度与焊缝长度的比值的影响较大；孔小兵等[7]对集装箱船纵骨端部进行研究，认为扶强材的宽度也有一定的影响。除了以上影响因素以外，在拟合焊趾处裂纹应力强度因子时，还需考虑焊趾的形状，在实际工程中，焊趾过渡阶段是呈圆弧形状的（见图4），而上述研究都是按锥形建模的（见图5），这与实际情况不太相符。此外，在计算纵骨端部的应力强度因子时，腹板存在与否及其厚度也有一定的影响。根据实际LNG船垂直端部焊趾的形状，本文采用图6所示的模型进行计算，模拟网格的合理性和计算结果的精确度已进行验证。对于端部焊趾?
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型集装箱船甲板纵骨节点疲劳寿命预报方法[J]. 罗盼,黄小平,孔小兵. 船舶与海洋工程. 2016(06)
[2]集装箱船纵骨端部焊趾处表面裂纹应力强度因子计算[J]. 孔小兵,黄小平,罗盼. 中国造船. 2016(02)
[3]集装箱船典型疲劳评估节点应力强度因子计算[J]. 刘帆,黄小平. 中国造船. 2015(01)
[4]基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子[J]. 陈景杰,黄一,刘刚. 中国造船. 2010(03)
[5]T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法[J]. 韩芸,黄小平,崔维成,胡勇. 中国造船. 2006(01)
本文编号：3062656
【文章来源】：船舶与海洋工程. 2020,36(02)
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
平板模型表面裂纹之后1
20船舶与海洋工程2020年第2期个表面裂纹，在拉力F=100MPa的作用下，计算裂纹表面点和最深点的应力强度因子，并将计算结果与采用Newman-Raju经验公式计算得到的结果相比较，结果见图2和图3。由图2和图3可知，最深点的应力强度因子与表面点的应力强度因子的吻合度很好，由此可验证本文的建模方法是合理的，计算的精度是满足要求的。图2表面点应力强度因子对比图3最深点应力强度因子对比2.2焊趾应力强度因子修正系数Mk分析应力强度因子修正系数的计算式为plateweld/aKKMk(1)式(1)中：Kweld为肘板趾端处表面裂纹的应力强度因子；Kplate为平板上相同表面裂纹的应力强度因子。在拟合趾端应力强度因子修正系数时，需考虑各种参数的影响。已有很多学者对该问题进行研究，其中：韩芸等[11]对T型节点进行研究，认为裂纹形状比、裂纹深度与板厚比（ta/）和焊趾角均为影响因素，但主要影响因素为裂纹深度与板厚比，其次为裂纹形状比；刘帆等[6]对趾端底板上的表面裂纹扩展进行研究，发现裂纹长度与焊缝长度的比值的影响较大；孔小兵等[7]对集装箱船纵骨端部进行研究，认为扶强材的宽度也有一定的影响。除了以上影响因素以外，在拟合焊趾处裂纹应力强度因子时，还需考虑焊趾的形状，在实际工程中，焊趾过渡阶段是呈圆弧形状的（见图4），而上述研究都是按锥形建模的（见图5），这与实际情况不太相符。此外，在计算纵骨端部的应力强度因子时，腹板存在与否及其厚度也有一定的影响。根据实际LNG船垂直端部焊趾的形状，本文采用图6所示的模型进行计算，模拟网格的合理性和计算结果的精确度已进行验证。对于端部焊趾?
20船舶与海洋工程2020年第2期个表面裂纹，在拉力F=100MPa的作用下，计算裂纹表面点和最深点的应力强度因子，并将计算结果与采用Newman-Raju经验公式计算得到的结果相比较，结果见图2和图3。由图2和图3可知，最深点的应力强度因子与表面点的应力强度因子的吻合度很好，由此可验证本文的建模方法是合理的，计算的精度是满足要求的。图2表面点应力强度因子对比图3最深点应力强度因子对比2.2焊趾应力强度因子修正系数Mk分析应力强度因子修正系数的计算式为plateweld/aKKMk(1)式(1)中：Kweld为肘板趾端处表面裂纹的应力强度因子；Kplate为平板上相同表面裂纹的应力强度因子。在拟合趾端应力强度因子修正系数时，需考虑各种参数的影响。已有很多学者对该问题进行研究，其中：韩芸等[11]对T型节点进行研究，认为裂纹形状比、裂纹深度与板厚比（ta/）和焊趾角均为影响因素，但主要影响因素为裂纹深度与板厚比，其次为裂纹形状比；刘帆等[6]对趾端底板上的表面裂纹扩展进行研究，发现裂纹长度与焊缝长度的比值的影响较大；孔小兵等[7]对集装箱船纵骨端部进行研究，认为扶强材的宽度也有一定的影响。除了以上影响因素以外，在拟合焊趾处裂纹应力强度因子时，还需考虑焊趾的形状，在实际工程中，焊趾过渡阶段是呈圆弧形状的（见图4），而上述研究都是按锥形建模的（见图5），这与实际情况不太相符。此外，在计算纵骨端部的应力强度因子时，腹板存在与否及其厚度也有一定的影响。根据实际LNG船垂直端部焊趾的形状，本文采用图6所示的模型进行计算，模拟网格的合理性和计算结果的精确度已进行验证。对于端部焊趾?
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型集装箱船甲板纵骨节点疲劳寿命预报方法[J]. 罗盼,黄小平,孔小兵. 船舶与海洋工程. 2016(06)
[2]集装箱船纵骨端部焊趾处表面裂纹应力强度因子计算[J]. 孔小兵,黄小平,罗盼. 中国造船. 2016(02)
[3]集装箱船典型疲劳评估节点应力强度因子计算[J]. 刘帆,黄小平. 中国造船. 2015(01)
[4]基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子[J]. 陈景杰,黄一,刘刚. 中国造船. 2010(03)
[5]T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法[J]. 韩芸,黄小平,崔维成,胡勇. 中国造船. 2006(01)
本文编号：3062656
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