含非均匀点蚀损伤船体板的极限强度研究

发布时间：2017-09-15 16:04

  本文关键词：含非均匀点蚀损伤船体板的极限强度研究

  更多相关文章： 非均匀点蚀 腐蚀位置 极限强度 屈曲 评估方法

【摘要】：海洋环境中腐蚀损伤对船体结构极限承载力的强大破坏性无法规避。随着高强度钢板的广泛应用,船体板架结构的失稳现象更加突出,而腐蚀对结构材料的侵蚀进一步导致船体板发生屈曲失效。因此,准确评估含腐蚀损伤船体板的屈曲极限强度对保证结构安全性、延长在役船舶的寿命具有重要现实意义。目前,国内外现有的极限强度评估方法普遍忽略腐蚀位置分布的影响。然而,非均匀局部点蚀形貌在实船构件上并不罕见,而且因其具有隐蔽性、突发性、强破坏性等特点,时常导致始料未及的重大事故。因此,本文以高强度钢板为研究对象,旨在研究腐蚀位置分布对板极限强度的影响,通过采用非线性有限元的数值模拟方法,探究板在不同载荷形式下其极限强度折减因子在多种腐蚀位置分布下的变化规律。本文的研究工作主要包括： (1)建立非均匀点蚀损伤的有限元模型,最大限度地降低模型与实际结构的差距以及数值计算的不确定性； (2)分别计算板在单向压载与双向压载工况下各类腐蚀位置分布的极限强度折减因子,确定局部腐蚀板的危险区域；(3)对腐蚀位置影响程度进行参数化研究,确定长宽比、柔度、腐蚀参数、载荷比等特征值对不同腐蚀位置类型的影响； (4)确定块状类局部腐蚀的模态分布,对板不同位置的折减因子进行等级区分； (5)通过数值拟合,确定各腐蚀分布类型下板折减因子的评价参数,建立计算公式与分区等级表,形成非均匀点蚀板在特定评估范围内的极限强度评估方法。基于上述研究工作,本文获悉单向压载下板的短边边界单边发生局部腐蚀最为危险,而双向压载板则随着载荷比的增大其危险区域由边界转变至板的中部。依据不同腐蚀位置分布对应的评价参数以及分区等级表,本文提出的评估方法可以简单、有效地评价特定范围内的极限强度,完成了从定性分析到定量分析的转换,对实际的工程化评估方法具有重要参考价值。
【关键词】：非均匀点蚀 腐蚀位置 极限强度 屈曲 评估方法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-49
• 1.1 课题研究的背景和意义9-15
• 1.1.1 腐蚀损伤的危害9-10
• 1.1.2 腐蚀损伤对结构极限强度的影响10-11
• 1.1.3 非均匀腐蚀损伤的特点11-14
• 1.1.4 本文研究的意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-46
• 1.2.1 板的极限强度研究方法15-16
• 1.2.2 无损伤板的极限强度计算公式16-20
• 1.2.3 极限强度的影响因素研究20-36
• 1.2.4 非均匀腐蚀位置对板极限强度的影响研究36-41
• 1.2.5 考虑腐蚀损伤影响的极限强度评估方法41-46
• 1.3 现有研究工作的综合评述46-48
• 1.4 论文研究工作的研究目的和研究内容48-49
• 2 非均匀点蚀损伤板模型的确立49-67
• 2.1 有限元模型49-55
• 2.1.1 几何模型49-50
• 2.1.2 基本尺寸标定50-52
• 2.1.3 单元类型52-53
• 2.1.4 材料属性53-55
• 2.2 载荷与边界条件的确定55-56
• 2.3 初始缺陷的施加56-58
• 2.3.1 初始变形56-57
• 2.3.2 残余应力57-58
• 2.4 非均匀点蚀模型的确定58-62
• 2.4.1 蚀坑形状的确定58-62
• 2.4.2 单双面腐蚀分布62
• 2.5 腐蚀影响因素的参数设定62-64
• 2.6 模型验证64-66
• 2.6.1 网格收敛性验证64
• 2.6.2 程序验证64-66
• 2.7 本章小结66-67
• 3 非均匀腐蚀位置对板纵向抗压极限强度的影响67-93
• 3.1 局部腐蚀位置对板极限强度的影响67-74
• 3.1.1 局部腐蚀位置的分类67-69
• 3.1.2 不同腐蚀位置的极限强度对比69-74
• 3.2 腐蚀位置影响程度的参数化研究74-87
• 3.2.1 长宽比74-80
• 3.2.2 柔度80-81
• 3.2.3 腐蚀体积比81-84
• 3.2.4 点蚀密集度和腐蚀深度比84-87
• 3.3 块状类腐蚀的强度折减因子模态87-90
• 3.4 腐蚀区域长宽比的影响90-91
• 3.5 本章小结91-93
• 4 双向压载工况下极限强度的影响因素研究93-100
• 4.1 计算模型典型工况的参数设定93
• 4.2 局部腐蚀位置对极限强度折减因子的影响93-95
• 4.3 双向压载下极限强度折减因子的模态分布95-96
• 4.4 载荷比参数的影响96
• 4.5 双轴载荷交互作用曲线96-98
• 4.6 腐蚀区域长宽比的影响98
• 4.7 本章小结98-100
• 5 非均匀点蚀损伤板的极限强度评估方法100-109
• 5.1 评估范围100
• 5.2 局部腐蚀板的折减因子评估法100-107
• 5.2.1 各腐蚀类型的极限强度折减因子计算公式101-105
• 5.2.2 块状类局部腐蚀板的分区等级设定105-106
• 5.2.3 局部腐蚀板的极限强度评估方法106-107
• 5.3 方法对比与应用分析107-108
• 5.4 本章小结108-109
• 结论109-111
• 总结109-110
• 展望110-111
• 参考文献111-117
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况117-118
• 致谢118-119

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本文编号：857501