基于失效评定图的船舶与海洋裂纹结构强度直接计算法研究

发布时间：2021-09-15 08:47

　　船舶与海洋结构物作为大型焊接结构,裂纹将不可避免地存在其中。因此,合理评估船舶与海洋裂纹结构的强度,可有效降低其发生断裂破坏的风险。失效评定图作为对含裂纹缺陷结构安全性评估的方法,概念直观且评估结果可靠,已受到工程界的广泛认可,并形成诸多相关规范。但是,失效评定图在船舶与海洋工程中的应用刚刚起步。因此,本文以船舶与海洋裂纹结构为研究对象,将失效评定图作为研究工具,建立起高效合理的强度直接计算方法,为船舶与海洋结构的设计及服役期的检修提供理论依据和技术支撑。本文主要研究工作包括：（1）根据能量释放率理论,提出了可适用于壳体单元的虚拟裂纹闭合法公式,并基于该公式开发出新型哑节点断裂单元。同时,对新单元的节点定义,刚度矩阵以及裂纹尖端局部坐标系的构建进行了描述。在具有代表性的中心裂纹板和具有周向穿透裂纹的圆柱壳模型中,验证了新型哑节点断裂单元具有操作方便、计算准确以及对网格尺寸精细度要求不高等优点。（2）通过对相关规范文献中对于参考应力计算的公式进行推导,提出了基于带裂纹截面载荷和几何信息计算参考应力的统一公式。基于该公式并借助于离散的思想,提出了新型计算方法,并将其命名为虚拟截面闭合法。同... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 含裂纹结构强度的研究概况
    1.3 工程中常用的缺陷评定方法
    1.4 失效评定图的研究及应用概况
    1.5 本文的主要研究内容
2 壳体单元中应力强度因子的直接计算法研究
    2.1 引言
    2.2 曲面上线状裂纹虚拟裂纹闭合法
    2.3 新型哑节点断裂单元的开发
    2.4 算例验证
    2.5 本章小结
3 参考应力的直接计算法研究
    3.1 引言
    3.2 参考应力的统一计算公式
    3.3 虚拟截面闭合法
    3.4 参考应力单元的开发
    3.5 算例验证
    3.6 本章小结
4 失效评定单元的开发及验证
    4.1 引言
    4.2 失效评定单元的开发
    4.3 算例验证
    4.4 本章小结
5 失效评定单元在船舶与海洋结构中的适用性研究
    5.1 引言
    5.2 参照方法描述
    5.3 典型算例验证
    5.4 本章小结
6 全文总结
    6.1 全文的工作及主要结论
    6.2 本文工作的主要创新点
    6.3 对未来工作的展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表论文目录
附录2 攻读学位期间参加的主要科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]MODE III 2-D FRACTURE ANALYSIS BY THE SCALED BOUNDARY FINITE ELEMENT METHOD[J]. Shenshen Chen,Qinghua Li,Yinghua Liu,Zhiqing Xue.  Acta Mechanica Solida Sinica. 2013(06)
[2]Improved Reliability Analysis Method Based on the Failure Assessment Diagram[J]. ZHOU Yu,ZHANG Zheng*,and ZHONG Qunpeng School of Material Science and Engineering,Beihang University,Beijing 100191,China.  Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2012(04)
[3]考虑裂纹扩展的周向裂纹损伤圆柱壳的极限强度[J]. 何书韬,赵耀,袁华.  中国造船. 2011(04)
[4]中外海工水工重大事故分析[J]. 袁中立,李春.  石油科技论坛. 2006(04)
[5]含中心裂纹的有限加筋板Dugdale模型[J]. 姜翠香,赵耀,刘土光.  中国造船. 2004(01)
[6]偏心裂纹板在裂纹面受两对反平面点力的弹塑性解析解[J]. 王成,吴承平.  应用数学和力学. 2003(07)
[7]含裂纹结构剩余强度的一种估算方法[J]. 李亚智,黄其青,傅祥炯,郑旻仲.  机械强度. 2003(01)
[8]周向裂纹管道在含扭转各种组合变形时的极限载荷分析[J]. 署恒木.  机械强度. 2002(01)
[9]裂纹损伤圆柱壳承载能力的实验研究[J]. 赵耀.  华中理工大学学报. 1998(05)
[10]柱壳在裂纹扩展与局部屈曲耦合下的破坏实验[J]. 赵耀.  华中理工大学学报. 1998(01)

博士论文
[1]具有裂纹损伤的船舶结构剩余极限强度分析[D]. 王芳.上海交通大学 2007

硕士论文
[1]含裂纹结构的极限载荷分析方法研究[D]. 于红艳.西北工业大学 2002



本文编号：3395772