船舶结构低周疲劳强度分析方法
船舶结构疲劳强度评估方法研究
船舶结构疲劳强度评估方法研究船舶在服役期间会受到各种载荷的作用，如波浪、风、流等自然因素，以及船上的货物、设备等。
这些载荷会导致船舶结构产生循环应力，经过长时间的作用后，结构可能会出现疲劳损伤。
因此，对船舶结构疲劳强度进行评估具有重要意义。
它不仅可以预测船舶的服役寿命，还可以为船舶设计提供重要依据，以优化结构设计和降低维修成本。
疲劳强度计算是评估船舶结构疲劳的基础。
其基本原理基于疲劳载荷谱的统计和分析。
需要确定船舶在各种工况下的疲劳载荷谱，这可以通过实船试验或数值模拟方法获得。
然后，利用疲劳损伤累积理论，如Miner线性累积损伤理论或Palmgren-Miner非线性累积损伤理论，对船舶结构进行疲劳寿命预测。
在进行疲劳强度计算时，选择合适的疲劳试验机器也是非常重要的。
一般来说，船舶结构的疲劳试验需要采用高周疲劳试验机。
同时，为了模拟实船环境，还需要进行温度、湿度等环境因素的控制。
疲劳寿命预测是评估船舶结构疲劳的关键步骤。
根据疲劳载荷谱和损伤累积理论，可以计算出船舶结构在不同循环应力作用下的疲劳寿命。
传统的疲劳寿命预测方法主要基于经验公式和规范要求，如S-N曲线法和Palmgren-Miner方程。
然而，随着计算机技术和数值模拟方法的发展，有限元分析（FEA）等方法也被广泛应用于疲劳寿命预测。
利用先进的疲劳试验技术，如数字图像相关（DIC）技术、声发射（AE）技术等，可以实现对船舶结构的实时监测和寿命预测。
这些技术可以提供更准确的结果，有助于提高评估的准确性。
评估船舶结构疲劳强度的方法有很多种。
常见的评估方法包括基于设计规范的评估方法、基于有限元分析的评估方法和基于实时监测的评估方法。
基于设计规范的评估方法主要根据国内外相关规范和标准进行评估，如中国船级社的《钢质海船入级规范》等。
这些规范和标准通常会提供相应的计算公式和参数，供设计人员使用。
这种方法虽然简单易行，但规范可能未涵盖某些特殊结构和工况，导致评估结果不够准确。
船舶结构疲劳强度问题研究
船舶结构疲劳强度问题研究摘要:随着我国造船工业的快速发展，对造船的技能也要求越来越严格，对船舶的质量也越来越严格。
而船舶结构疲劳问题是一直困扰船舶的质量和性能的一个很重大问题。
它也是保障船体结构安全的关键性问题，受到了全国各个造船企业和国家的广泛关注。
如果一旦船体结构疲劳，则会导致船体裂纹甚至会给船体造成不可预料的严重灾害，给船员和顾客带来生命危害和严重的财产损失，其后果带给人们的都是毁灭性的，是人们所不能承受的。
船体结构的疲劳程度是不那么好判断的，而且是具有隐蔽性和突发性的。
所以在进行船体结构研究和设计时，一定要考虑船体结构的疲劳强度问题。
深入了解船体结构疲劳的原因和预防方法，进行科学有效的处理。
本文就船体结构疲劳强度问题进行研究，分析引起船体结构疲劳的原因有哪些，如何才能把船体结构疲劳造成的危害降到最低。
关键词:船舶结构、疲劳强度、研究前言:由于船在水中航行，而且船每次的装载情况都不太一样，所以导致的船体结构疲劳情况也不太一样，这些疲劳是日积月累的，所以要解决船体疲劳问题不是一蹴而就的，要预防这个问题也不是一件很轻松的事情。
这就需要全体工作人员齐心协力，竭尽自己的才能，去为我国的航船事业做出巨大的贡献。
载荷变化会造成周期的累积效应从而导致疲劳损伤，每年由疲劳损伤导致的海损事件时常发生，给我国的航海事业造成了巨大的损失。
所以船体结构疲劳损伤问题急需解决。
这关系着广大人民百姓的福祉，国家及企业一定要重视这个问题。
而且随着高强度钢材料在我国造船业的广泛应用。
使得船的屈服和极限应力有所提高，可以承担较高的外在压力。
但其疲劳强度确没有得到缓解，反而加强了。
所以说一种材料的应用既有害又有利，我们要做的是趋利避害，从而使得其更好的为人们服务。
船的疲劳强度问题是确保船体结构安全的很重大问题之一，值得全世界的人去广泛关注和重视。
一造成船体结构疲劳的原因造成船体结构疲劳最根本的原因就是微裂痕的产生及其扩展过程。
船舶结构的疲劳分析与优化
船舶结构的疲劳分析与优化在广阔无垠的海洋上，船舶作为重要的交通工具和运输工具，承担着各种重要的任务。
然而，在长期的使用过程中，船舶结构会面临疲劳问题，这可能会影响船舶的安全性和可靠性。
因此，对船舶结构的疲劳分析与优化显得尤为重要。
船舶在航行过程中，会受到多种复杂的载荷作用，如波浪力、风载荷、货物载荷等。
这些载荷的反复作用会导致船舶结构内部产生微小的裂纹，并逐渐扩展，最终可能导致结构的破坏。
船舶结构的疲劳破坏往往是在没有明显预兆的情况下发生的，一旦发生，后果不堪设想。
因此，为了确保船舶的安全运行，必须对船舶结构进行疲劳分析。
疲劳分析的第一步是对船舶所承受的载荷进行准确的评估。
这需要考虑船舶的航行环境、运营模式、货物装载情况等多种因素。
通过使用先进的数值模拟技术和实验方法，可以获取船舶在不同工况下所受到的载荷数据。
然后，根据这些数据，可以建立船舶结构的有限元模型。
有限元模型是一种有效的工具，可以将复杂的船舶结构离散为多个小的单元，并通过数学方程来描述每个单元的力学行为。
在建立有限元模型时，需要准确地定义材料的属性、边界条件和连接方式等。
通过对有限元模型进行计算，可以得到船舶结构在载荷作用下的应力分布和变形情况。
根据有限元分析的结果，可以确定船舶结构中的应力集中部位和潜在的疲劳危险区域。
这些区域往往是疲劳裂纹容易产生和扩展的地方。
为了评估这些区域的疲劳寿命，需要使用疲劳寿命预测方法。
目前，常用的疲劳寿命预测方法有基于应力的方法、基于应变的方法和基于损伤力学的方法等。
这些方法都有其优缺点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法。
在进行疲劳寿命预测时，还需要考虑材料的疲劳性能参数，如疲劳极限、疲劳强度系数和疲劳指数等。
通过疲劳分析，可以了解船舶结构的疲劳性能，并发现潜在的问题。
然而，仅仅进行疲劳分析是不够的，还需要对船舶结构进行优化，以提高其疲劳性能。
船舶结构的优化可以从多个方面入手。
首先，可以通过改变结构的几何形状来降低应力集中。
船舶结构低周疲劳强度分析方法
·１５４·
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｃｙｃｌｅ－ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｉｔ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｄｉｓｓｉｐａ－ ｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｗｉｔｈ ｐｌａｓｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ， ａｎｄ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｄａｍａｇｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｔｈｅｏｒｉｅｓ．Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｓｔｅｅｌ ４０２， ｔｈｅ Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｓｌｏｐｅｓ ｍｅｔｈｏｄ， ａｎｄ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｎｇ ａ ｈｉｇｈ－ｃｙｃｌｅ－ｆａ－ ｔｉｇｕｅ Ｓ－Ｎ ｃｕｒｖｅ ｉｎ ａ ｌｏｗ ｃｙｃｌｅ ｌｉｆｅ ｒｅｇｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｏｆ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｃｙｃｌｅ－ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｄａｍａｇｅ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｓｈｉｐ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｎ．Ｉｔ ｗａｓ ａｌｓｏ ｉｍｐｌｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌｏｗ－ｃｙｃｌｅ－ｆａｔｉｇｕｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｗａｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｎ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ Ｋ ａｎｄ ｍ．Ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓ ｓｈｏｗｎ ｔｏ ｂｅ ０．３． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｉｐ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ； ｌｏｗ－ｃｙｃｌｅ－ｆａｔｉｇｕｅ； ｐｌａｓｔｉｃ ｓｔｒａｉｎ； ｈｉｇｈ－ｃｙｃｌｅ－ｆａｔｉｇｕｅ； Ｓ－Ｎ ｃｕｒｖｅ； ｄａｍａｇｅ
船海论坛-船舶结构低周疲劳问题综述
船舶结构低周疲劳问题综述摘要：传统的船舶结构疲劳强度分析主要围绕高周疲劳展开而忽略了低周疲劳，直至最近海损事故的发生以及船舶结构的大型化发展才引起船舶行业对低周疲劳问题的重视。
本文是针对船舶结构低周疲劳问题的综述，首先分析了引起船舶结构低周疲劳的原因以及何种船型、何种结构节点易发生低周疲劳；其次，总结低周疲劳强度计算方法，确定疲劳强度分析流程，以解决低周疲劳强度评估准则问题；最后分析船舶结构低周疲劳尚未解决的问题。
关键词：低周疲劳船舶工程S-N曲线断裂力学1引言自从Manson-Coffin曲线提出以后，低周疲劳理论逐渐发展起来。
低周疲劳是指循环次数小于410次，以高应变、低循环寿命为特点的疲劳。
近年来发生的海损事故使研究人员逐渐意识到由于装卸载状态变化引起的低周疲劳损伤会严重影响大型船舶结构强度，导致船舶结构发生塑性破坏而产生宏观裂纹，裂纹在疲劳应力作用下不断扩展直至引发船舶结构断裂。
本文首先分析了引起船舶结构低周疲劳的原因以及何种船型、何种结构节点易发生低周疲劳；其次，总结低周疲劳强度计算方法，确定疲劳强度分析流程，以解决低周疲劳强度评估准则问题；最后分析船舶结构低周疲劳尚未解决的问题。
2船舶结构低周疲劳起因及易发船型2.1船舶结构低周疲劳的起因分析船舶结构承受的载荷是随时间变化的，DNV在疲劳指南中描述了不同应力范围下典型低周疲劳载荷-时间历程，得出引起低周疲劳的两种主要组合装载条件为满载-压载装载工况组合和极端装载工况组合。
同时疲劳指南给出波浪中不同船型导致低周疲劳断裂装载条件时间分配，如表1所示。
从表中可以看出，载荷工况变化较多且差别较大是引起低周疲劳的主要条件。
表1导致低周疲劳断裂的装载条件时间分配表装载条件船型满载-压载装载极端装载工况组合工况组合油船（≥120000DWT）0.90 0.10油船（＜120000DWT）0.85 0.15化学品油0.80 0.20LNG船 1.00 0.00LPG船0.85 0.15散货船0.90 0.10矿砂船0.85 0.15短程集装箱船 1.00 0.002.2易发生低周疲劳船型表2 不同船型满载-压载装载工况时间分配表船型满载压载散货船0.50 0.35集装箱船0.65 0.20油轮0.45 0.40从表2中可以看出，油船满载和压载分配时间相当，集装箱船主要为满载工况，散货船介于两者之间。
论船体结构疲劳强度的检验
论船体结构疲劳强度的检验摘要：船体结构局部因磨损、腐蚀、脱焊、裂纹等缺陷，导致疲劳强度不足，引发重大事故。
为此从保障航运生产安全的实际要求出发，对船体疲劳强度校核的意义、校核的部位及实用的校核方法给出了详细的说明，并结合计算软件的开发介绍了进行船体疲劳强度校核的计算流程。
关键词：船体结构；疲劳强度；检验方法中图分类号：u661.431. 疲劳破坏和疲劳强度材料在交变载荷的作用下发生破损断裂，称为材料的疲劳破坏。
材料抵抗这种破坏的能力称为疲劳强度。
试验表明，钢材在循环弯曲下的疲劳极限约为单调载荷极限40%，这足以说明疲劳强度对处于不断循环弯曲和扭转中的船体结构的致关重要性。
疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一，特别是对于大型船舶和使用高强度钢的船舶，问题尤为突出。
在海洋上航行的船舶长期处在较为严重的腐蚀环境中，腐蚀严重削弱了船体结构的疲劳强度。
日本船级社所做的调查指出，舷侧外板产生的裂纹，有一半以上是在严重腐蚀的舱内肋骨处发生的。
加强对营运数年船舶的结构检测，并根据检测的数据进行疲劳强度检验和安全性评估，是当前各国非常重视和关注的问题。
这项船舶安检工作首先应在一些重要的船舶上实施，如油船、散货船、集装箱船等。
2.疲劳强度检验部位的选择船体疲劳强度检验部位的选择，应包括两个方面：第一是船体承受疲劳载荷比较大的部位，因而是疲劳损伤比较严重的地方；第二是腐蚀比较严重的部位，因而也是应力集中的地方，常出现裂纹源和开裂。
由于波浪弯矩和波浪扭矩的最大值通常发生在船中附近，船舶中部货舱区域是发生疲劳损伤最严重的地方之一，所以首先要求对船中货舱区域的结构进行疲劳强度检验。
对油船而言，在船体结构检测时，应注意选择甲板纵骨和船底纵骨与强横向框架和横舱壁的连接部位，以及在吃水线附近1.1d～0.3d范围内的纵骨。
对散货船而言，应选择货舱内主肋骨与顶边舱和底边舱连接的两端肘板，以及甲板纵骨和船底纵骨与横向强框架和横舱壁的连接部位！对集装箱船，除了应选择甲板纵骨、舷侧纵骨和船底纵骨与强横向框架和横舱壁的连接部位，还应选择货舱大开口两端处的舱口角隅。
船舶结构设计中的疲劳强度分析
船舶结构设计中的疲劳强度分析一、引言随着人民生活水平的不断提高，海洋运输成为国际贸易中不可或缺的一部分，船舶结构的安全性和可靠性越来越受到重视。
而疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用。
二、疲劳强度分析概述疲劳强度是指物体在交替应力作用下产生损伤的能力，通常用承受交替应力循环以致导致断裂所需的循环次数来表示。
而疲劳强度分析是通过计算某一结构在规定的载荷条件下的循环次数，确定该结构的疲劳寿命和疲劳强度，从而保证船舶结构的安全性和可靠性。
三、疲劳强度分析技术1. 疲劳载荷谱分析疲劳载荷谱分析是指对船舶在实际使用中所受到的载荷进行统计和分析，确定疲劳载荷谱。
通过对载荷谱分析，可以获得船舶在实际使用时所受到的疲劳载荷谱，为疲劳强度分析提供了重要的基础数据。
2. 有限元疲劳强度分析有限元疲劳强度分析是指采用有限元方法对船舶结构模型进行建模和分析，计算其在实际载荷条件下的疲劳强度。
该方法可以模拟船舶结构的实际使用情况，准确地计算疲劳强度，为船舶结构的设计提供科学依据。
3. 应力集中系数法疲劳强度分析应力集中系数法疲劳强度分析是指通过计算结构中应力集中系数，来评估结构在疲劳载荷下的疲劳性能。
该方法简单易行，适用于设计初期的疲劳强度评估。
4. 频域方法疲劳强度分析频域方法疲劳强度分析是指通过对结构的振动信号进行频域分析，计算出其疲劳强度。
该方法能够准确地计算某一结构的疲劳寿命和疲劳强度，但需要大量的数据处理，复杂度较高。
四、结构材料的疲劳特性船舶结构材料的疲劳特性是指材料在交替应力作用下的损伤特性。
不同种类的结构材料具有不同的疲劳特性。
一般来说，疲劳寿命越长的材料可以承受更多的循环次数，对于船舶结构的设计来说，需要选择具有较长疲劳寿命的材料，以确保结构的安全性和可靠性。
五、结论疲劳强度分析技术在船舶结构设计中具有重要的作用，可以评估船舶在疲劳载荷下的性能，为船舶结构的安全性和可靠性提供保障。
在选择结构材料时，需要考虑其疲劳特性，选择具有较长疲劳寿命的材料。
《船体结构疲劳强度指南》
《船体结构疲劳强度指南》船体结构的疲劳强度指南是为了帮助船舶的设计和维护工程师正确评估和处理船体在长期使用过程中可能产生的疲劳破坏问题而编制的一本指导手册。
本文将介绍船体结构疲劳强度指南的内容和目的，并说明其对船舶设计和维护的重要性。
船体是船舶的基本骨架，支撑着船舶的各个部分及其载荷，承受着各种力量和应力作用。
由于航海环境的复杂性和船舶的使用特点，船体在长期使用过程中可能会受到疲劳破坏的影响。
船体的疲劳破坏可能导致严重的安全问题和经济损失，因此对船体疲劳强度进行合理的评估和控制是十分重要的。
船体结构疲劳强度指南主要包括以下内容：1.船体疲劳强度评估方法：介绍船体疲劳强度评估的基本原理、方法和步骤。
包括载荷和应力计算方法、疲劳寿命预测方法以及疲劳裕度的评估方法等。
2. 疲劳强度评估标准和准则：提供了船体疲劳强度评估的标准和准则。
根据国际海事组织（IMO）和国际船级社会（ClassNK）等相关规定和要求，对船体疲劳裕度、疲劳寿命和疲劳强度等方面的评估标准进行了详细的说明和解释。
3.疲劳强度改进方法和措施：根据船体结构的特点和疲劳破坏的原因，提供了一些改进船体疲劳强度的方法和措施。
包括材料选择、结构设计、焊接工艺、船舶操作和维护等方面的内容。
4.疲劳监测和维护方法：介绍了船体疲劳监测和维护的方法。
包括结构应力监测、疲劳损伤识别和评估、疲劳裂纹的检测和修复等方面的内容。
并提供了相应的监测和维护工具和设备的使用指南。
船体结构疲劳强度指南的目的是为了帮助船舶设计和维护工程师正确评估和处理船体疲劳破坏问题，确保船舶的安全运行和寿命。
船体疲劳强度评估和控制是船舶设计和维护的关键环节，对于船舶的性能和可靠性具有重要影响。
船舶设计阶段，通过科学的疲劳强度评估和改进措施的设计，可以最大限度地提高船体的疲劳寿命，减少疲劳破坏带来的安全风险和维修成本。
船舶维护阶段，通过定期的疲劳监测和维护，可以及时发现和修复船体的疲劳损伤，防止其进一步发展和扩大，并延长船舶的使用寿命。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
各 向 同性 介 质损伤 演 变方程 为 圳
一 ＝一 ，
强度 的控 制方程 ， 到低 周疲 劳循 环每周 损 伤量 得
Ｏ Ｎ
一
南
。
５ ｔ ．
） ｝ （） ３
一 ２ ＳＫ （ ） ｕ ＝ Ｊ １一Ｄ丽 ｍ 一 ０ Ｅ ｎｍ ｏ ｕ
＝
Байду номын сангаас
（ ：） 争 ２ ．
（ ７ ）
式 中 ： 为塑 性应 变 张量 ． 轴 应力 下 ， 单 Ｐ＝ｓ ， 于 对
低 周疲 劳 ， ¨ 控制 方程 式 （ ） Ｐ＝ ． ５ 写为 如下关 系 式
Ｄ ＝ （） ８
同性介质 ， 因此采用各向同性介质损伤演变方程作
为低 周疲 劳强 度控 制方 程 ． 劳 以塑 性损 伤为 主 ， 疲 控 制方 程 主要考 虑 塑性应 变造 成 的影 响． 根 据 已提 出的损伤 模 型 引， 散势 为 耗
自 １５ ９４年 Ｍａｓｎ提 出应 变疲 劳理 论 之 后 ， ｎｏ 许 多学 者 建立 了基 于连续 介 质损伤 力 学 的低 周疲 劳强 度数 学模 型 ． 些 模 型 既 能 反 映 材 料 微 观 结 构 这 的变 化 ， 又能说 明宏观力 学 性能 的实 际情况 ， 从力学
目前 船舶 结构 低周 疲 劳强 度分 析 方 法 可分 为 ２
Ａｂｓｒ ｃ ： ｍｏ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔ ｅ ｌｗ— ｙ ｌ －ａ ｉｕ ｔｅ ｔ ｆｓ ｉ ｔｕｃｕ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ．Ｉ ｏ ｉ ｅ ｓｉ ａ ｔ ａ ｔ Ａ ｄ ｌｔ ｎ ｌｚ ｈ ｏ ｃ ｃｅ ｆ ｔｇ ｅ ｓｒｎｇｈ ｏ ｈ ｐ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｔｃ ｍｂ ｎ ｄ ｄｉｓｐ — ｔ ｎ ｅ ｅ ｇ ｆ ｃ ｎ ｉ ｕ ｍｅ ｈ ｎｉｓ ｗｉｈ ｌｓｉ ｃ ａ ｉｓ，ａ ｄ ｉ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｉ ｕ ｍ ｍａ ｅ ｍｅ ｈａ ｉ ｓ ａ ｄ ｉ ｎ ｒｙ ｏ ｏ ｔ ｏ ｎｕ ｍ ｃ ａ ｃ ｔ ｐ ａ ｔｃ ｍｅ ｈ ｎｃ ｎ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｔｎ ｕ ｄａ ｇ ｃ ｎ ｃ ｎ
纪卓 尚（ ９ ８） 男 ， １３一， 教授 ， 博士生导师 ． 通信作者 ： 田雨 ．
上解释了低周疲劳损伤 的物理意义． 因为模 型理 但
论性 较强 ， 参数 复 杂 ， 以在 船舶 结构设 计 中应 用较 所
哈
尔
滨
工
程
大
学
学
报
第３ ２卷
少． 结合船舶结构实际情况 ， 对连续介质损伤力学数
为相 关 变量 ， 因此 在船 舶工 程设计 中实用性 不 高．
起 的低 周疲 劳 损伤 会 严 重 影 响 大 型船 舶 结 构 强 度 ； 研 究人 员认 为 引起低 周 疲劳 的原 因 主要是 满载 和压 载 ２种 状态 变化 在 结 构不 连续 处 产 生 的 高应 力 （ 应
变） 幅 ．
依赖 于 温度 的材料 特性 参数 ．
数， 由低周 疲 劳试验 确定 ． 设 ｆ 为等效 平 均应 力 幅 ， ｍ分 别 为 满 载 ｉ － ｍ 、 “ － ￣ ａ ｉ 和压 载状 态 下 结 构 局 部 低 周 疲 劳 应 力 ｏ ｒ 有 效 的 力， 则 ： ． ￣ｌ 一 “． ０ ５ ｎ １以式 （ ） 为低 周 疲 劳 ｌ ａ ８作
收 稿 日期 ：０９ １－３ ２０ －１０ ． 基金项 目 ： 宁省博 士启动基金资助项 目（０ ６ ０ ５ ． 辽 ２０１６ ） 作者简 介 ： 田雨 （ ９ ２）， ， 士研究 生 ， － ｉ：ａｈｌ ｉｔ ｍａ １８ 女 博 Ｅｍａ ｒｃｅ ａｎ＠ｇ ｉ ｌ ｒ ｌ
ｃｏ ； ｎ
船 舶 结 构 低 周 疲 劳 强 度 分 析 方 法
田雨 ， 纪卓 尚
（ 大连Ｊ Ｙ大学 船舶 Ｃ Ｄ工程 中心 ， Ｅ－ － Ａ 辽宁 大连 １６ ２ ） １０ ４
摘
要： 为了分析船舶结构低周疲劳 强度 ， 以连续介质 损伤力学和热力学为基础 ， 将损伤耗散势和塑性应变理论 相结合 ，
上
．
构低 周疲 劳强 度模 型 ， 析 低 周 疲 劳 损 伤对 船 舶 结 分 构强 度 的影 响．
＾
、
１ 耗 散 势 与损 伤 演 变方 程
连续 介 质 力 学 中 ， Ｌｍ ｉｅ等 创 立 的能 量 损 由 ｅ ａｔ ｒ 伤理 论 将损 伤过 程 视为 不 可 逆 的 能 量转 换 过 程 ， 列 由耗 散 势得 出损 伤演 变 方 程 ． 设 船 用 钢 材 为各 向 假
低周疲劳损伤临界值 可取 为 ０ ３ ．．
关键词 ： 船舶 工程 ； 低周疲 劳 ； 塑性应变 ； 高周疲劳 ；－ ＳＮ曲线 ； 损伤
中 图 分 类 号 ： ６ １４ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：０ ６７ ４ （ ０ １ ０ －１３０ Ｕ ６ ． Ａ １０ －０ ３ ２ １ ） ２０ ５ －６ －
建立 了船舶结构低周疲 劳强度模型． 分别 采用船用 高强度 ４ ２钢疲劳试 验结 果 、 ａ ｓｎＣ ｆｎ方 程法 、 ０ Ｍ ｎｏ —ｏ ｉ ｆ 通用斜率 法及 高 周疲劳 ｓⅣ曲线 外推法 对推导模型 的适用 性和实用 性进 行评 估 ， 讨论 了船舶 结构低周 疲劳 损伤临 界值 ． 一 并 比较 结果 表 明， 文章推 导的模型可以使用应力形式准确地评估 船舶局部结构 的低周疲 劳寿命 和损伤 ， 能够方便地对低周疲 劳强度进 行 校核． 根据推 导模 型 ， 低周疲 劳强度与等效平均应力 幅 Ｉ Ｔ ＂ 和钢 材低 周疲劳 试验特 性参数 Ｋ， ｍ有关 ， 舶常用 钢材 的 船
ｔ ｅ ｍｏ ｙ ａ ｃ ｈ ｏ ｉｓ ｈ ｐ ｌ ａ ｉ ｔ ｆ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｖ ｒ ｅ ｙ ｆ ｔ ｕ ｅ ｔｒ ｓ ｌ ｆ ｈ ｇ ｔ ｎ ｈ ｈ ｒ ｄ ｎ ｍｉ ｓｔ ｅ ｒｅ ．Ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｄ ｌｈ ｓ ｂ ｅ ｅ ｉ ｄ ｂ ａｉ ｅ ｔ ｓ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉ ｈ ｓｒ ｇ ｃ ｉ ｉ ｆ ｇ ｓ ｅｔ
学模 型 的参数 进行 简 化 ， 立 用 应 力 表 达 的船 舶 结 建
式 中 ：－ Ｖ ｎＭｉ ｓ 效应 力 ｏ ５ 为 ｏ ｓ 等 ｅ ｒ 的有 效 力 ， 者 二 关 系遵 循 Ｒ ｍｂｒ—ｓｏｄ律 ， ａ ｅｇＯ ｇｏ Ｋ和 ｍ 分 别 为 由疲 劳 试 验确 定 的材料 特性 参数． 累积塑 性应 变变 化率 为 町 。
低 周疲 劳 是 指循 环 次 数 小 于 １４次 ， 高应 力 ０ 以
应 变 、 循 环寿命 为 特点 的疲 劳 ． 低 近年来 发 生 的海损 事 故使 研究 人 员逐渐 意 识到 由于装卸 载状 态 变化 引
类． １ 第 类是 高 周疲 劳 ＳＮ 曲线 外推 评价 法 ． — 该方 法将 高周 疲劳 ＳＮ曲线 外 推 至低 寿命 区 ， 时对 低 － 同 周疲 劳应 力范 围用 塑 性 系 数 进行 修 正 ． ２类 是 以 第 ＭａｓｎＣ ｆｎ方 程为 代表 的 Ｎ 曲线法 ４． 舶结 ｎｏ ．ｏｉ ｆ 。船 构设 计 以应力 作 为变量 ， Ｍａｓｎ方 法采 用 应变作 而 ｎｏ
ａ 。 １ Ｉ ＋ａ ｌ， １Ⅱ 为 材 料应 力一 变 特性 参 － ＝ａ ｃ ２ ａ 、 ２ ２ ｆ ｆ 应
４ ｒ ； Ｔ
＝ 寺
．１ （ ）
式中： 。为经 过 Ｌ ｇｎ ｒ 换 后 的耗 散 势 ，， 损 ｅｅｄｅ变 ，为
伤能 量释 放率 ， 累积塑 性应 变 ， 累 积塑 性应 变 Ｐ为 率 ， 为微 观 塑性 应 变 ， 为微 观 塑性 应 变 率 ， 为 ７ ｒ 温度 ， 为塑 性 应 变 ， 为 低 周 疲 劳 损 伤 ，。Ｏ 。 Ｄ Ｓ 、Ｌ 。为
ｔ ｕ － ｕ ｖ ｎ ａ ｌｗ ｃ ｃｅ ｌ ｅ ｒ ｇ ｏ ．Ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｉｎ ｅ ｏ ｓ ｅ ｓｎ ｈ ｏ ｃ ｃｅ ｆｔ ｅ ｓｒ ｎ ｈ ａ ｄ ｄ ｍａ ｅ ｉ ｅ Ｓ Ｎ ｃ ｒ ｅ ｉ ｏ ｙ ｌ ｉ ｅ ｉｎ ｇ ｆ ｈ ｏ ｖ ｎ ｅ ｃ ｆａ ｓ ｓｉ ｇ ｔ ｅ ｌ ｗ－ｙ ｌ — ｉ ｔ ｇ ｎ ａ ｇ ａｇ ｕ ｅｔ ｏ ｃ ｌｓ ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｓｐ ｅ ｉｅｙ ｗａ ｒ ｖ ｎ Ｉ ｗａ ｌｏ ｉ ｌ ｄ ｂ ｈ ｄ ｌ ｈ ｔｔ ｅ ｌ ｗ－ｙ ｌ － ｔ ｅ ｓｒ ｎ ｈ ｆ ｏ ａ ｈｐ ｓ ｃｕ ｅ ｒ ｃ ｓ ｌ ｓ ｐ ｏ ｅ ． ｔ ｓ ａｓ ｍｐ ｉ ｙ ｔ ｅ ｍｏ ｅ ｓｔ ａ ｈ ｏ ｃ ｃ ｅ ｆ ｉ ｔ ｇ ｌ ｒ ｅ ａｇ ｕ ｅｔ
ｓｅ ｌ４ ２，ｔ ｅ Ｍａ ｓ ｎ— ｆ ｎ ｅ ｕ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｕ ｉ ｅ ｓ ｌｓｏ ｅ ｔ ｄ，ａ ｄ ａ ｍｅｈ ｄ ｏ ｘｒ ｐ ｌｔｎ ｉｈ－ ｙ ｌ －ａ ｔｅ ０ ｈ ｎ ｏ Ｃｏｆ ｑ ａ ｉ ｉ ｏ ｈ ｎ ｖ ｒａ ｌ ｐ ｓｍｅｈｏ ｎ ｔ ｏ ｆｅ ｔａ ｏ ａｉ ｇ ａ ｈ ｇ ｃ ｃｅ ｆ —
Ａ ｏ ｃ ｃ ｅ ｆ ｔｇ ｅ ａ ｓ ｓ ｍ ｅ ｔ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｈ ｐ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓ ｌ ｗ－ ｙ ｌ ・ａ ｉ ｕ ｓ ｅ ｓ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ
Ｔ ＡＮ Ｙｕ，ＩＺ ｕ ｓ ａ ｇ Ｉ Ｊ ｈ ｏ ｈ ｎ
（ ｈ Ａ ｎｉｅｒ ｇＣ ｎｅ，Ｄ ｌ ｎＵ ｉ ｒ ｔ ｏ ｅｈｏｏｙ Ｄ ｌ ｎ１６ ２ Ｃ ｉ ） Ｓｉ Ｃ Ｄ Ｅ ｇｎｅｉ ｅｔｒ ａｉ ｎ ｅｓｙ ｆ ｃｎｌ ， ａ ａ １０４， ｈｎ ｐ ｎ ａ ｖ ｉ Ｔ ｇ ｉ ａ
第３ ２卷第 ２期
２ １ ２月 ２ ０ １年 ５日
哈
尔
滨
工
程
大
学
学
报
Ｖｏ ． ２ Ｎ ． １３ ｏ ２ Ｆ ｂ ２ １ ｅ．０ １
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｒｉ ｇｎ ｅｉｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒａ ｆＨａｂｎ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｉｅｓ ｙ ｎ ｔ