船舶结构疲劳评估及其应力分析方法研究

发布时间：2017-06-16 11:10

  本文关键词：船舶结构疲劳评估及其应力分析方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：疲劳失效是船舶结构的主要破坏模式之一。随着高强度钢在船体结构中被广泛采用以及船舶的日趋大型化，船体结构的疲劳强度评估显得愈发重要。本文阐述了船体结构疲劳评估的基本原理和基本方法，详细讨论了疲劳强度校核的简化方法，并对几个船级社的做法进行了比较分析。在此基础上，对用于船舶疲劳评估的应力分析方法做了重点研究。 本文主要包括下述四个方面的具体内容： 1．疲劳分析的理论基础和研究方法 阐述船舶结构疲劳分析的理论基础和基本方法，重点讨论S-N曲线法的基本原理、分析步骤和相应的特点。 2．疲劳评估的简化方法 详细讨论疲劳评估简化方法的一般原理及主要步骤，，对不同船级社的疲劳评估方法进行对比分析，研究造成各方法之间差别的原因。其中重点对各船级社的水平波浪弯矩，舷外海水动压力做了比较研究。 3．应力分析方法 讨论名义应力法、热点应力法和切口应力法的原理及优缺点，重点对名义应力法和热点应力法进行了比较分析。 利用多种有限元模型和多种插值方法计算了一简单的典型节点的热点应力，在此基础上重点研究了利用有限元法进行热点应力计算时的建模原则和确定热点应力的插值方法，得出了相应的结论和建议。 利用ANSYS对一典型的船体结构疲劳节点进行了变参数分析，比较不同加强方式和结构尺寸对热点应力的影响程度。对典型节点的疲劳性能有了较深入的了解，也对有限元方法用于疲劳应力分析的实施做了有意义的工作和切合实际的评判。 4．影响船体疲劳强度的因素及改善疲劳性能的措施。
【关键词】：疲劳评估 S-N曲线 简化方法 船体结构 热点应力 有限元分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U661
【目录】：

• 1 引言8-13
• 1.1 关于疲劳强度8-9
• 1.2 船体结构疲劳强度及其分析方法9-10
• 1.3 船体结构疲劳强度校核的研究现状10-12
• 1.4 本文的研究内容12-13
• 2 船体结构疲劳强度校核的理论基础及基本方法13-21
• 2.1 疲劳累积损伤13
• 2.2 S-N曲线13-18
• 2.2.1 基于试验的S-N曲线13-14
• 2.2.2 双对数坐标下的S-N曲线14-16
• 2.2.3 各船级社所使用的S-N曲线16-18
• 2.3 应力范围的长期分布18-19
• 2.3.1 应力范围的Weibull分布模型18-19
• 2.3.2 应力范围的分段连续型分布模型19
• 2.4 船体结构疲劳强度校核的基本方法19-21
• 2.4.1 直接计算方法19-20
• 2.4.2 简化方法20-21
• 3 船体结构疲劳强度校核的简化方法21-34
• 3.1 概述21-22
• 3.2 疲劳载荷计算22-30
• 3.2.1 船体梁的波浪诱导总弯矩的计算23-25
• 3.2.2 海水动压力的计算25-29
• 3.2.3 舱内货物压力的计算29-30
• 3.3 应力范围计算30-32
• 3.3.1 总体应力范围的计算30-31
• 3.3.2 局部应力范围的计算31-32
• 3.3.3 设计应力范围的合成32
• 3.4 疲劳累积损伤度计算32-34
• 4 关于疲劳应力的一些讨论34-42
• 4.1 应力的三种类型34-37
• 4.1.1 名义应力和名义应力法34-35
• 4.1.2 热点应力和热点应力法35-36
• 4.1.3 切口应力36-37
• 4.2 名义应力法与热点应力法的比较37-38
• 4.3 利用有限元法进行疲劳应力分析38-39
• 4.4 Weibull形状参数的影响39-42
• 5 影响疲劳强度的若干因素及一般处理方法42-50
• 5.1 平均应力的影响42-45
• 5.2 残余应力的影响45-46
• 5.3 腐蚀环境的影响46-47
• 5.4 制造工艺的影响47
• 5.5 板厚的影响47-48
• 5.6 节点疲劳性能优化48-50
• 5.6.1 型材连接形式48
• 5.6.2 型材形式的选取48-49
• 5.6.3 控制疲劳应力水平的方法49-50
• 6 热点应力法的进一步研究50-73
• 6.1 概述50-52
• 6.2 有限元模型及插值方法的比较研究52-63
• 6.2.1 计算模型及方法52-54
• 6.2.2 计算结果54-60
• 6.2.3 讨论及建议60-63
• 6.3 对一典型的船舶结构节点的研究63-71
• 6.3.1 验证热点应力计算方法65-66
• 6.3.2 比较补板偏心影响的计算66-67
• 6.3.3 典型节点的计算结果及讨论67-71
• 6.4 热点应力法的S-N曲线71
• 6.5 关于疲劳节点71-73
• 7 结论与展望73-75
• 7.1 总结和结论73
• 7.2 进一步工作展望73-75
• 参考文献75-77
• 发表或待发表的论文和参加的科研项目77-78
• 致谢78-80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 黄涛;熊楚峰;周金枝;李厚民;;基于热点应力的斜拉桥锚拉板结构疲劳寿命评估[J];土木工程与管理学报;2013年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 刁砚;钢管混凝土桥管节点疲劳性能试验研究[D];西南交通大学;2012年

2 崔磊;深水半潜式平台疲劳分析及关键节点的疲劳试验研究[D];浙江大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张恒;考虑航速的汽车滚装船疲劳强度研究[D];江苏科技大学;2011年

2 陈家旺;船舶结构的疲劳寿命评估及动态断裂研究[D];江苏科技大学;2011年

3 袁俊;大型汽车滚装船结构分析与设计[D];上海交通大学;2011年

4 景磊;在役船舶的腐蚀疲劳寿命评估研究[D];天津大学;2012年

5 孙昊;散货船结构疲劳评估的设计波法[D];哈尔滨工程大学;2011年

6 罗慧明;深水钻井船月池结构疲劳强度分析[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 王忠;基于热点应力法的转向架关键部件疲劳寿命研究[D];西南交通大学;2006年

8 刘静辰;穿浪双体船结构疲劳强度评估[D];哈尔滨工程大学;2007年

9 胡丰梁;潜艇结构的疲劳分析[D];武汉理工大学;2007年

10 谭可盈（Thandar Khaing）;散货船在建造与营运中船体关键区域安全的研究[D];上海海事大学;2007年

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本文编号：455228