船体纵骨疲劳裂纹扩展及寿命分析
疲劳裂纹扩展与寿命计算深度分析
4.3 温度的影响 38
温度的影响
➢温度上升，裂纹扩展速率增大 ➢裂纹扩展寿命变短
除上述因素影响外，腐蚀环境、试件厚度、 热处理、加载方式等都对裂纹扩展速率有影 响。
4.3 温度的影响 39
温度的影响
5 疲劳裂纹扩展寿命计算 40
通常，由裂纹 扩展寿命的一 半来确定构件 的检测周期
5.1 等幅循环载荷下的裂纹扩展寿命
郑修麟编
西北工业大学出版社
1 含裂纹结构的安全性
4
疲劳裂纹研究的目的——
➢定寿：精确地估算机械结构的零构件的疲劳寿 命，保证在服役期内零构件不会发生疲劳 失效。
➢延寿：采用经济而有效的技术和管理措施延长 疲劳寿命
1 含裂纹结构的安全性 5
飞机结构的使用寿命
➢疲劳裂纹形成寿命 • 由微观缺陷发展到宏观可检裂纹所对应的寿命 • 由疲劳理论的方法给以确定
ac da
a0 3
a2
1
3 2
2
1
1010
3 2
1 3 1 3
ac 2 a0 2
3
8600(次）
例题1解（续） 45
（2）经过5000次循环后，裂纹长度应满足
5000
1
3 2
1
2 1010
3 2
3
1 a
1 21
103
所以，a 58.95mm
a ac ，故经过5000次循环后，该容器仍然安全
3.2 Paris公式 17
疲劳裂纹扩展是受裂纹尖端弹性应力强度因子变程 K
控制的： da c(K )n dN
式中c、n是与试验条件（环境、加载频率、温度和应力 比R等）有关的材料常数，对于绝大多数金属材料，n = 2 ~ 4。KI为应力强度因子幅度，其定义为
FPSO纵骨疲劳寿命分析
( 舱内水动压力产生的应力幅值 ); 其中
3 hg 2 v 2 e
e
、 i又可分为 ),
g l
(由相对变形产生的应力幅值 )。
vh
船体梁应力范围合成 : 局部应力范围合成: 总的应力合成:
= 2
+
2 i
2 hg
+ 2
p l e
vh i
v
, 其中
p
是
e
v
与
i
hg
的相关系数。
= 2 a
+
g
+ 2
, 其中
是
与
的相关系数。
= f e fm m ax
+ b
g
+
l
式中 : f e 是环境影响系数 , 一般在 0 8 ~ 1 0之间 ; fm 是平均应力影响系数, 一般在 0 8 ~ 1 0之间 ; a、 b是 载荷组合系数, 一般取 a = 0 6 , b= 0 6 。 名义应力范围 乘以应力集中系数就可以得到热点切口系数, 而应力集中系数又取决于纵骨端
Fatigue Assess m ent of Longitudinals of FPSO
LI Shusheng, Z HANG Yanchang, WANG Z ili
( S chool of N aval A rch itecture and O cean Eng. , Jiangsu U n iversity of Science and Technology, Zhen jiang Jiangsu 212003, Ch ina)
1 疲劳校核部位选取
波浪中的船体构件主要承受由波浪诱导产生的船体总纵弯曲、 局部结构的海水动压力和舱内货物 或压载水的运动惯性力等 , 这些载荷的作用使某些部位产生较大的应力幅值 , 从而产生疲劳破坏。因 此 , 疲劳校核点的选取首先考虑上述三种交变载荷较大且构件应力和应力集中系数较高的位置处。 FP SO 长年系泊于工作海域, 其船体结构承受着不间断交变载荷的作用, 船体纵骨节点出现疲劳损伤的概 率相对较高。然而在每个横剖面上, 纵骨分布在甲板、 舷侧、 船底及纵舱壁等纵向板材上, 如果对所有剖 面的纵骨节点进行校核则工作量太大。鉴于人力与时间的局限 , 工程上一般按经验缩小校核范围, 选 取船体结构上疲劳损伤可能性最大、 最严重的部分结构节点进行疲劳校核。 通常船体中部区域, 波浪垂直弯矩和水平弯矩最大 , 船体纵向构件总纵弯曲的应力水平也较高, 并 且双舷侧或双层底结构还存在局部变形应力, 因此船体中部纵骨与两端横舱壁连接点以及与肋板、 强肋 骨的连接点处, 都有可能出现较大的合成应力 , 因而船体中部纵骨与横框架的连接点是必选的疲劳校核 点。此外, 船舯 1 /4 船长以外区域构件尺寸减小 , 波动压力引起的局部应力升高 , 因此距艏艉 1 /4 船长 位置附近横舱壁处的纵骨节点也是常选的疲劳校核点 节点为例进行了疲劳校核计算。
船舶结构的疲劳寿命分析与优化设计研究
船舶结构的疲劳寿命分析与优化设计研究1.引言船舶是人类用以在海洋中进行贸易、旅游、军事等活动的重要工具。
船舶结构的安全性和性能对船舶的可持续性发展至关重要。
船舶结构的疲劳寿命分析与优化设计是确保船舶结构安全、可靠和经济的重要步骤。
2.疲劳寿命分析2.1 疲劳导致的失效船舶在长时间的航行中会受到波浪、载荷等环境因素的作用，结构会经历重复的载荷循环，导致疲劳失效。
这种失效是潜在的、隐蔽的，并且具有突然性。
2.2 疲劳寿命分析方法疲劳寿命分析方法主要包括基于统计学方法和基于应力分析方法。
基于统计学方法主要是根据实验数据和统计模型来预测结构的疲劳寿命，而基于应力分析方法则是通过应力分析来确定结构的应力历程，从而推断结构的疲劳寿命。
2.3 疲劳寿命评估标准国际上普遍使用的标准是根据规定的载荷和振动频率，通过疲劳试验或计算预测结构的疲劳寿命。
这些标准包括DNV、GL、ABS等。
3.疲劳寿命优化设计3.1 材料选用材料的选用对于船舶结构的疲劳寿命具有重要影响。
高强度材料能够提高结构的载荷承载能力，延长疲劳寿命。
船舶在选择材料时，需要考虑材料的强度、韧性、疲劳性能等因素。
3.2 结构布置结构的布置对于疲劳寿命具有重要影响。
合理的结构布置能够减小结构的应力集中，降低疲劳裂纹的发生，延长疲劳寿命。
3.3 疲劳损伤修复船舶在运营中可能会发生疲劳损伤，及时的修复和保养对于延长结构的疲劳寿命具有重要意义。
修复主要包括补焊、增强或更换受损部位等方式。
4.疲劳寿命研究进展4.1 数值仿真研究数值仿真是研究船舶结构疲劳寿命的重要手段。
通过建立结构的有限元模型，模拟结构在不同环境载荷下的应力响应，预测结构的疲劳寿命。
数值仿真技术的不断发展使得研究人员能够更加准确地分析船舶结构的疲劳寿命。
4.2 材料性能研究材料的性能对于疲劳寿命具有重要影响。
研究人员通过改善材料的强度、韧性、抗疲劳性等性能来延长结构的疲劳寿命。
材料的研究不断推动船舶结构疲劳寿命的提升。
轮机材料疲劳性能与寿命分析
轮机材料疲劳性能与寿命分析在现代船舶和各类轮机设备的运行中，轮机材料的疲劳性能和寿命是至关重要的因素。
轮机作为复杂的机械系统，其零部件在长期的运行过程中承受着各种交变载荷的作用，材料的疲劳问题直接关系到轮机的可靠性、安全性以及使用寿命。
首先，让我们来了解一下什么是材料的疲劳性能。
简单来说，材料的疲劳性能是指材料在循环载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。
与静态载荷下的性能不同，疲劳破坏往往发生在应力水平远低于材料的屈服强度时。
这是因为在循环载荷的反复作用下，材料内部会逐渐产生微小的裂纹，这些裂纹会随着循环次数的增加而不断扩展，最终导致材料的断裂。
轮机中的许多关键部件，如曲轴、连杆、齿轮等，都处于不断的运动和受力变化之中。
例如，曲轴在发动机的运转过程中，承受着周期性的弯曲和扭转应力；连杆则在往复运动中承受拉伸和压缩应力的交替作用。
这些部件所使用的材料，如果疲劳性能不佳，就很容易在运行一段时间后出现疲劳裂纹，从而影响轮机的正常工作。
影响轮机材料疲劳性能的因素众多。
材料的化学成分和微观组织是其中的关键因素之一。
不同的合金元素和热处理工艺会导致材料微观组织的差异，进而影响其疲劳性能。
一般来说，细小均匀的晶粒组织有利于提高材料的疲劳强度，因为晶界可以阻碍裂纹的扩展。
此外，表面质量对轮机材料的疲劳性能也有着显著的影响。
零件表面的粗糙度、残余应力等都会改变材料在循环载荷下的应力分布。
粗糙的表面容易形成应力集中点，从而加速疲劳裂纹的萌生；而通过表面处理工艺，如喷丸、滚压等，可以在零件表面引入有益的残余压应力，提高材料的疲劳寿命。
载荷特性也是不可忽视的因素。
载荷的大小、频率、波形以及加载方式等都会影响轮机材料的疲劳性能。
高频加载会使材料更快地积累损伤，而复杂的加载波形可能导致应力集中更加严重。
在对轮机材料的疲劳寿命进行分析时，通常采用实验和理论计算相结合的方法。
疲劳实验是获取材料疲劳性能数据的重要手段，通过对标准试样进行不同应力水平下的疲劳试验，可以得到材料的 SN 曲线（应力寿命曲线）。
船舶寿命评估中的结构可靠性分析
船舶寿命评估中的结构可靠性分析在海洋工程领域，船舶结构寿命评估是极其重要的一个课题。
对于如何准确评估一艘船舶的寿命，提高其安全性和性能，一直是船舶设计师和船运公司面临的困难。
在现代的船舶设计和运营中，结构可靠性的分析已经成为了不可或缺的步骤。
本文将从结构可靠性的角度，探讨船舶寿命评估中的相关问题。
一、船舶结构的疲劳寿命疲劳裂纹是船舶结构所面临的主要问题之一。
它们通常是由于船身结构的高应力引起的。
这样的裂纹可能会在几个月或几年的时间内扩展到足以导致严重破坏的大小。
由于结构疲劳可能导致船舶失事，船舶企业需要准确计算船舶船体结构的疲劳寿命。
在船舶结构寿命评估中，通常需要进行大量的深入研究和仿真。
这些研究和仿真所需的时间和成本非常高，这使得针对一艘特定船舶进行针对性评估成为了一种很困难的任务。
因此，在结构可靠性分析中，评估船舶结构的平均疲劳寿命及其最可能的分布是至关重要的。
二、船舶结构可靠性分析结构可靠性分析是一种统计学工具，可用于在设计过程中对不确定性进行综合考虑。
在航运中，结构可靠性分析可以用于评估船舶的结构健康状况，以防止结构失效。
最近的科研成果表明，船舶的结构可靠性分析能够得到较准确的结果。
通过实施结构可靠性分析，轻松评估数百个结构成功故障的可能性，可以帮助决策者和技术人员更好地了解特定船舶的风险。
尤其要关注船舶在长期使用过程中容易受到的结构疲劳问题，因为这是导致船舶事故的主要原因之一。
三、船舶结构的因素在船舶结构寿命评估中，需要考虑的复杂因素很多。
通常包括结构本身的特点，例如不同类型船舶的建造材料不同、布置形式不同等。
同时，还需要考虑气压、温度、湿度和海浪、海况等外部因素对船舶结构的影响。
结构疲劳问题的定量分析和预测所需的数据量大，所涉及的问题也非常复杂。
必须采用动态性能模拟、强度分析、楼层数字化和疲劳分析等一系列模拟方法。
此外，每种评估方法都可以提供不同的结论，应该从整合和比较不同的评估方法入手。
破损舰体结构疲劳裂纹扩展及剩余寿命研究
摘要 ： 用预制缺 口的 ９７ 采 ０ Ａ钢 平 板 结 构 试 样 进 行 拉 伸 疲 劳 载荷 试 验 ， 到 了 拉 伸 疲 劳 载 荷 作 用 下 平 板 结 构 破 得 口裂 纹 扩 展规 律 。 用 奇 异 单元 法计 算 了相 应 试 件 的裂 纹尖 端 应 力 强 度 因 子 ， 用 Ｐ ｒ 准 则得 出裂 纹 扩 展速 率 采 利 ａｓ ｉ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｉ ０ Ａ ｔｅ ａｅ ｓ ｃ ｍｅ ｓｗｉｈ Ｖ ｙ ｅ ｇ ｐ， ｅ ｓｌ ａ ｉｕｅｔ ｓ ｓｃ ｍｐ ｅ ｅ ｎｄ ｔ ｔ ａ ｔ Ｕｓｎｇ ９ ７ ｓｅ ｌｐｌｔ ｐｅ ｉ ｎ ｔ ｔ ｐ ａ ｔ ｔ ｎ ｉｅ ｆ ｔｇ ｅ ｔｗａ ｏ ｌｔ ｄ ａ ｈｅ ｈｅ ｒ ｌ ｆ ｆｔｇ ｅ ｃ ａ ｋ ｐ ｏ ａ ａｉ ｎ ｗａ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ． ｓ ｄ ｏ ｉ ｇ ｌｒ ｅ ｅ ｎ ｔ ｏ ｔｅ ｓ ｉ ｅ ｓｔ ａ ｔ ｒ ｕ ｅ ｏ ａｉ ｒ ｃ ｒ ｐ ｇ ｔｏ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ｓｎ ｕ ａ ｌｍｅ ｔｍｅｈ ｄ ｓｒ ｓ ｎｔｎ ｉｙ ｆ ｃｏ ｕ ｏ ｌｔ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ｃ ｌｕ ａ ｅ ， ｅ ａｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ａ ａ ｉｎ ｒ ｔ ｎｄ ＡＫ ｓｇ ｖ ｎ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｆｐ ａｅ ｓ ｃ ｍｅ ｓ ｗａ ａ ｃ ｌ ｔ ｄｔ ｒ ｌ ｔ ｅ ｗｅ ｎ ｃ ａ ｋ ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ａｅ ａ ｈｅ ｏ ｗａ ｉ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｒｓｒ ｌ ． ｅ ｆｔｇ ｅ ｃ ａ ｋ ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ｄ ｌｗａ ｆｅ ｅ ｏ ｎ ｌｚｎ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｇ ｃ ａ ｋ ｐｒ ｐ ｇ — ｏ Ｐａ ｉ ｕ ｅＴｈ ａｉ ｒ ｃ ｏ ａ ａｉｎ ｍｏ ｅ ｓ ｏｆ ｒ ｄ ｆ ｒａ ａ ｙ ｉ ｇ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｔｎ ｒ ｃ ｏ ａ ａ ｕ ｔｏ ｉｕ ｔｏ ａ ｄ ｈ ｒ ｍａｎ ｎ ｉｅ ｓｅ ｓ ｎ ｏ ｍａ ｅ ｒ ｈ ｐ ｉ ｗａ ｅ ． ｅ ｓ ｎ ｂｉｉ ｏ ｈ ｉ ｎ ｓｔ ａ ｉｎ ｎ ｔ ｅ ｅ ｉ ｉ ｇ ｌｆ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔ ｆ ｄａ ｇ ｄ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｓＴｈｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｙ ｆ ｔ ｅ ｔ ｍｅｈ ｄ ｗａ ｅ ｎ ｔａｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ ｅ ａ ｔ ｏ ｓｄ ｍｏ ｓｒ ｔ ｄ ｂ ｈ ａｃ ｌ ｔｏ ｘ ｍｐｌ ｆｓ ｍｅ ｗａ ｓ ｐ． ｅ ｏ ｏ ｒｈｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｈｕ ｌｓｒ ｔ ｒ ｌ ｔｕｃｕ ｅ；ｃ ａ ｋ ｐｒ ｐ ｇ ｔｏ ａｅ；ｓｒ ｓ ｎ ｅ ｉ ａ ｔｒ ｒ ｃ ｏ ａ ａ ｉｎ ｒ ｔ ｔｅ ｓｉ ｔｎｓｔ ｆｃ ｏ ｙ
舰船结构疲劳损伤评估与寿命预测研究
舰船结构疲劳损伤评估与寿命预测研究舰船结构疲劳损伤评估与寿命预测一直是海军工程领域中的重要课题。
舰船在海军作战中承受各种外界环境的不断变化和复杂载荷的作用，长时间的使用和频繁的载荷使得舰船结构易于产生疲劳破坏。
因此，对于舰船结构的疲劳损伤评估和寿命预测成为了提高海军舰艇的战斗力和延长使用寿命的重要手段。
疲劳损伤评估是指对舰船结构在实际使用条件下产生的疲劳损伤进行定量的评估和判断。
疲劳剩余寿命预测则是根据舰船结构的疲劳特性和使用情况，预测其剩余的使用寿命。
这两个方面的研究尤为重要，能够帮助舰船的维护和管理部门及时发现并处理结构中的疲劳缺陷，确保舰船的安全运行。
舰船结构的疲劳损伤评估和寿命预测需要综合考虑结构材料的力学性能、结构特性和外界载荷等因素。
首先，需要建立准确可靠的数学模型来描述舰船结构的力学行为。
这些数学模型应能够准确反映结构载荷作用下的应力和应变分布情况，以及疲劳损伤扩展的机制。
其次，需要根据实际的舰船使用情况，确定受力部位和应力谱等载荷参数。
通过分析和计算这些载荷参数，可以获得舰船结构的疲劳损伤评估和寿命预测数据。
为了提高舰船结构疲劳损伤评估与寿命预测的准确性和可靠性，研究人员们不断探索新的评估方法和预测模型。
一种常用的方法是使用有限元分析技术对舰船结构进行建模和计算。
有限元分析方法能够模拟结构材料的力学行为，考虑载荷作用下引起的应力和应变变化，从而定量分析结构的疲劳损伤和寿命情况。
同时，也有研究者通过试验和实测方法获取结构的力学性能和疲劳特性数据，以提高评估和预测的准确性。
另外，随着计算机技术的不断发展，研究人员们开始关注使用数据驱动的方法进行舰船结构疲劳损伤评估和寿命预测。
这种方法利用大量实际的结构使用数据和先进的机器学习算法，通过对数据的分析和建模来实现结构疲劳损伤的评估和寿命的预测。
相比传统的基于数学模型的方法，数据驱动的方法可以更好地考虑结构的复杂性和不确定性，提高评估和预测的精度和可靠性。
船舶结构的疲劳损伤分析与修理
船舶结构的疲劳损伤分析与修理船舶是海上运输的主要交通工具之一，它承载着人们的财富和生命。
然而，船舶在长时间的航行和恶劣的海洋环境下，会受到各种力的作用而导致结构疲劳损伤，从而降低了船舶的安全性和寿命。
为了保证船舶的安全运行，我们需要对船舶结构的疲劳损伤进行分析和修理。
一、船舶结构的疲劳损伤分析1. 疲劳损伤的概念疲劳损伤是指物体在反复的载荷作用下，产生的微小裂纹和缺陷逐渐扩大，直至导致该物体的破坏。
船舶在长时间的航行中，受到海洋波浪、风力和水流等力的作用，使得船体内的结构构件发生疲劳损伤，严重影响船舶的安全性和可靠性。
2. 疲劳分析的方法船舶结构的疲劳分析是为了预测船体在长时间的航行中可能出现的疲劳损伤，以便采取相应的措施进行修理，保证船舶的安全性和寿命。
一般来说，疲劳分析的方法包括以下几种：(1) 疲劳载荷谱分析：疲劳载荷谱是指船舶在长时间航行中所承受的动态载荷的统计值。
通过对疲劳载荷谱的分析，可以确定不同航行条件下船舶结构的疲劳荷载频率，从而预测可能出现的疲劳损伤。
(2) 有限元分析：有限元分析是一种通过数值计算来分析物体结构强度和应力分布的方法。
通过有限元分析，可以得到船舶结构的应力分布和位移情况，从而确定可能出现的疲劳损伤的位置和范围。
(3) 超声波检测：超声波检测是一种利用超声波来检测物体内部缺陷和裂纹的方法。
通过超声波检测，可以确定损伤的位置、大小和深度等信息，为疲劳修复提供准确的数据。
二、船舶结构的疲劳修复1. 修复方法船舶结构的疲劳修复一般采用以下几种方法：(1) 焊接法：通过对损伤部分进行焊接，使损伤部分重新结实，从而达到修复的目的。
这种方法需要承担较高的成本和风险，并且可能会产生新的损伤。
(2) 停船修理法：将受损的船舶通过拖曳或拆卸运送到修理厂进行修理。
这种方法需要较长的停船时间，严重影响船舶的运输效率。
(3) 粘接法：通过在损伤部分涂上粘合剂，将损伤部分粘合成一个整体，达到修复的目的。
疲劳裂纹扩展速率的统计分析及疲劳寿命的概率预测
图 4 给出了特定条件下疲劳寿命N 2logC 2m 的
图 3 概率密度函数 f (m , lgC ) 与 m , lgC 的关系 F ig. 3 T he relation sh ip betw een m , logC and p robab ilistic
图 4 疲劳寿命 N 与 m , logC 的关系
lgC = - 4. 005- 1. 546m
(4)
相关系数为 r= - 0. 995 005
由此证明了 lgC 与m 具有极强的相关性。结果
如图 2 所示。
3 Pa ris 公式中材料常数 C 与 m 分布规律
对 7 组试验结果进行回归分析, 得到 7 组 C、m 的值。 应用 K 2S 检验方法[8] 对 C、m 进行分布适应 性检验, 取显著水平 Α= 0. 05。由文献[ 8 ]表 6. 3 可 查得 K 2S 临界值D n, Α= D (7, 0. 05) = 0. 482 4, 检验 结果见表 1。
STAT IST IAL ANALY S IS O F FAT IGUE CRACK GROW TH RATE AND PRO BAB IL IST ICAL PRED ICT IO N O F FAT IGUE L IFET IM E
Z hou C hangy u
D ep a rtm en t of M echan ica l Engineering, N an jing U n iversity of Chem ica l T echno logy, N an jing, 210009, Ch ina
由表 1 结果可知, C 和 m 的统计值分别为 D C = 0. 237, D m = 0. 239, 均小于 D n, Α= D (7, 0. 05) = 0. 4824, 由此可见 C、m 均较好地分别服从对数正 态分布、正态分布。
船舶抗疲劳与寿命预测
船舶抗疲劳与寿命预测船舶作为一种重要的交通工具，在现代社会中扮演着举足轻重的角色。
然而，船舶在长时间的使用过程中，会受到各种因素的影响，导致船体出现疲劳现象，进而影响其安全性能和使用寿命。
因此，船舶抗疲劳和寿命预测的研究成为了船舶工程领域的热点问题。
船舶抗疲劳船舶疲劳是指船舶在长时间使用过程中，由于受到交变载荷的作用，导致船体材料产生损伤和裂纹的过程。
船舶疲劳问题主要源于以下几个方面：1.材料性能：船舶材料在制造和使用过程中，会受到各种因素的影响，导致其性能发生变化。
例如，材料中的微观缺陷、夹杂物等，都会降低材料的疲劳强度。
2.载荷作用：船舶在航行过程中，会受到各种载荷的作用，如波浪、风力、船体自重等。
这些载荷的循环作用，会导致船体产生疲劳损伤。
3.环境因素：船舶所处的环境对疲劳寿命也有很大影响。
例如，海水中的盐分、温度等，都会加速船体材料的腐蚀和疲劳过程。
4.结构设计：船舶的结构设计不合理，会导致应力集中，从而降低船体的疲劳寿命。
为了提高船舶的抗疲劳性能，可以采取以下措施：1.选用高性能材料：选用具有高疲劳强度、良好韧性和耐腐蚀性能的材料，可以提高船舶的抗疲劳性能。
2.优化结构设计：合理布置船舶结构，避免应力集中，可以降低疲劳损伤的风险。
3.采用防护措施：在船舶表面涂覆防护层，可以减缓船体材料的腐蚀和疲劳过程。
4.定期检测和维护：通过对船舶进行定期检测和维护，及时发现并修复疲劳损伤，可以延长船舶的使用寿命。
寿命预测船舶寿命预测是指通过对船舶的疲劳损伤进行评估，预测船舶的安全使用寿命。
寿命预测的主要目的是为了确保船舶在安全范围内使用，避免因疲劳损伤导致的船舶事故。
船舶寿命预测的方法主要包括以下几种：1.基于实验数据的预测方法：通过对船舶疲劳试验数据进行分析，建立疲劳损伤与使用年限之间的关系，从而预测船舶的寿命。
2.基于理论模型的预测方法：根据船舶的载荷、材料性能等因素，建立疲劳损伤的理论模型，预测船舶的寿命。
船舶结构的疲劳与强度分析
船舶结构的疲劳与强度分析在广阔的海洋上，船舶作为重要的交通工具和运输工具，承载着无数的货物和人员。
然而，在长期的航行和复杂的海洋环境中，船舶结构面临着诸多挑战，其中疲劳与强度问题尤为关键。
理解和解决这些问题对于保障船舶的安全、可靠性以及使用寿命具有至关重要的意义。
船舶结构的疲劳是指在循环载荷作用下，材料或结构出现裂纹萌生、扩展，直至最终失效的现象。
这就好比我们反复弯折一根铁丝，经过多次弯折后，铁丝会在某个薄弱点断裂。
对于船舶来说，海浪的起伏、机器的振动、货物的装卸等都会产生循环载荷。
这些载荷虽然在单次作用下可能不会对船舶结构造成明显破坏，但长期积累下来，就可能导致结构疲劳损伤。
船舶在航行中会经历各种复杂的海况，如风浪、流等。
海浪的冲击会使船舶产生周期性的弯曲和扭转，这种反复的变形会在船舶结构内部产生应力。
当应力超过一定限度时，材料就会出现微观的缺陷，如位错、滑移带等。
随着循环次数的增加，这些微观缺陷逐渐聚集、扩展，形成微小的裂纹。
一旦裂纹达到一定长度，就会快速扩展，导致结构的失效。
船舶结构的强度则是指结构抵抗外力作用而不发生破坏或过大变形的能力。
这就像一座桥梁需要足够的强度来承受车辆和行人的重量一样，船舶结构也必须具备足够的强度来应对各种载荷。
船舶结构的强度分析包括静强度分析和动强度分析。
静强度分析主要考虑船舶在静止或匀速航行时所受到的恒定载荷，如重力、浮力、货物重量等。
通过计算这些载荷作用下结构的应力和变形，来评估结构是否满足强度要求。
而动强度分析则考虑船舶在动态环境下，如遭遇风浪、碰撞等情况下的响应。
这需要考虑惯性力、冲击力等动态载荷的影响，通常需要借助更复杂的数值分析方法和实验手段。
在实际的船舶设计和运营中，疲劳和强度问题是相互关联的。
如果船舶结构的强度不足，那么在正常使用过程中就更容易出现疲劳损伤。
反之，如果没有充分考虑疲劳问题，即使结构在初始阶段具有足够的强度，也可能在长期使用后由于疲劳裂纹的扩展而失效。
浅谈船体结构中疲劳裂纹的分析与控制
浅谈船体结构中疲劳裂纹的分析与控制摘要随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们的科学文化素质也在逐步提高。
科技发展的同时也促进并带动交通设施的进步。
船舶作为航海海运必不可少的交通工具之一，在人们的生活中越来越发挥出不可忽视的作用。
诚然，船舶如同所有的制造产品一样，存在着一定的使用周期，超过了这个周期，必然会产生一定的破损乃至损坏。
很多长期在海洋航行的船舶在经历风吹浪打磨蚀后都出现了疲劳裂纹，这种情况在船的上下边舱表现最为突出。
因此，为了有效延长船舶的使用寿命，正确的裂纹预防和控制措施尤为迫切，还可以为今后船舶制造的节点设计提供一些有益的参考。
关键词船体结构；疲劳裂纹；分析；控制前言根据资料分析与观察，长期在海洋航行的船舶，其上下边舱中出现各种各样的疲劳裂纹，我们需要分析其产生原因，找出正确的预防和控制方法，可以为新造船舶设计的节点提供一些有益的参考[1]。
1 裂纹出现的部位及其特征（1）裂紋的性质。
典型疲劳裂纹周围的涂装情况良好，发生腐蚀的部位没有因腐蚀而引起的减薄现象，断口的边缘整齐划一，如刀切一般。
（2）易出现疲劳裂纹的船型。
大型散货船、集装箱船双层底及上下边舱中都可能出现疲劳裂纹。
（3）易出现疲劳裂纹的区域。
大型散货船、集装箱船双层底及上下边舱在船舯0.4L区域受总纵弯曲的交变应力最大，在船舯部前后第二、第三个底压载、上下边舱等位置，及双层底污水井等区域极易发生疲劳裂纹。
（4）易发生疲劳裂纹的构件。
疲劳裂纹大多发生在外底、舷侧纵骨，上边舱反顶纵骨，及靠外侧纵桁上的构件，裂纹起始部位有两种：一是肘板及辅强材的趾端；二是流水孔、人孔、过梁孔、过焊孔等开孔边缘。
一般来讲，上述疲劳裂纹在船龄15年左右多发，有的船甚至在5年船龄后就可能出现裂纹[2]。
2 疲劳裂纹产生原因裂纹产生原因有以下几种。
（1）使用过程中的问题。
船舶在营运过程中遭遇严酷的海况、装卸货程序安排不当，造船在船舯部产生过大的应力。
船舶结构疲劳分析与寿命预测
船舶结构疲劳分析与寿命预测在广袤无垠的海洋上，船舶作为重要的交通工具和运输工具，承载着各种货物和人员的往来。
然而，船舶在长期的运行过程中，其结构会不断受到各种载荷的作用，如海浪、风、货物压力等，从而导致结构疲劳和损伤。
因此，对船舶结构进行疲劳分析和寿命预测，对于保障船舶的安全运行、降低维修成本、提高船舶的使用寿命具有至关重要的意义。
船舶结构疲劳是指在循环载荷的作用下，结构材料内部逐渐产生微观裂纹，并随着时间的推移，这些裂纹不断扩展和连接，最终导致结构的失效。
疲劳失效是船舶结构常见的失效形式之一，往往会在没有明显预兆的情况下突然发生，给船舶的安全带来极大的威胁。
因此，准确地分析船舶结构的疲劳特性，预测其寿命，是船舶设计和运营过程中必须要解决的关键问题。
要进行船舶结构疲劳分析，首先需要了解船舶所承受的载荷情况。
船舶在海上航行时，受到的载荷主要包括波浪载荷、风载荷、货物载荷以及船舶自身的动力载荷等。
这些载荷的大小、方向和作用时间都是随机变化的，因此需要通过大量的实测数据和理论分析来确定其统计特性。
目前，常用的波浪载荷计算方法有线性波浪理论、非线性波浪理论以及基于数值模拟的方法等。
通过这些方法，可以计算出船舶在不同海况下所受到的波浪力，并将其转化为结构所承受的应力。
在确定了载荷情况后，接下来需要对船舶结构的应力分布进行分析。
这通常需要借助有限元分析等数值方法。
有限元分析可以将船舶结构离散为大量的小单元，通过计算每个单元的应力和变形，从而得到整个结构的应力分布情况。
在进行有限元分析时，需要合理地选择单元类型、网格划分方式以及边界条件等，以确保计算结果的准确性。
同时，还需要考虑结构的几何形状、材料特性以及连接方式等因素对应力分布的影响。
得到船舶结构的应力分布后，就可以进行疲劳损伤的计算了。
疲劳损伤的计算通常采用基于应力幅的方法，如 SN 曲线法和疲劳累积损伤理论。
SN 曲线是描述材料在不同应力幅下的疲劳寿命的曲线。
船舶结构的抗疲劳设计与分析研究与应用
船舶结构的抗疲劳设计与分析研究与应用在广袤的海洋中，船舶作为重要的交通工具和工程装备，承载着货物运输、人员往来以及各种海洋资源开发的重任。
然而，长期在复杂多变的海洋环境中运行，船舶结构面临着诸多挑战，其中疲劳损伤是一个不容忽视的问题。
为了确保船舶的安全性、可靠性和耐久性，船舶结构的抗疲劳设计与分析显得尤为重要。
船舶在航行过程中，会受到各种交变载荷的作用，如波浪载荷、风载荷、主机振动等。
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失效。
因此，抗疲劳设计的目标就是要通过合理的结构设计和材料选择，尽可能地减少疲劳裂纹的产生和扩展，延长船舶的使用寿命。
在船舶结构的抗疲劳设计中，首先要对船舶所承受的载荷进行准确的分析和预测。
这需要考虑到船舶的航行区域、航行速度、载货量等多种因素。
通过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的载荷分布情况，为后续的设计提供依据。
材料的选择也是抗疲劳设计的关键环节之一。
高强度、高韧性的材料能够更好地抵抗疲劳损伤。
例如，一些新型的合金材料和复合材料在船舶结构中的应用越来越广泛。
然而，材料的性能不仅仅取决于其化学成分，还与制造工艺、热处理等因素密切相关。
因此，在选择材料时，需要综合考虑各种因素，以确保材料在实际使用中的性能能够满足抗疲劳要求。
船舶结构的几何形状和连接方式对疲劳性能也有着重要的影响。
合理的结构设计可以减少应力集中，降低疲劳裂纹产生的风险。
例如，采用平滑的过渡曲线、避免尖锐的棱角和突变的截面，可以有效地降低应力集中系数。
在连接部位，如焊接节点，焊接工艺和质量的控制至关重要。
不良的焊接工艺可能会导致焊接缺陷，从而成为疲劳裂纹的起始点。
除了设计阶段，在船舶的建造和运营过程中，也需要采取一系列的措施来保障结构的抗疲劳性能。
在建造过程中，严格控制施工质量，确保结构的制造精度和焊接质量符合设计要求。
在运营过程中，定期对船舶进行检测和维护，及时发现并处理潜在的疲劳损伤。
船舶结构的疲劳寿命预测研究
船舶结构的疲劳寿命预测研究在船舶的设计和运营中，船舶结构的疲劳寿命是一个至关重要的问题。
疲劳失效可能导致船舶结构的损坏，甚至危及船舶的安全和正常运营。
因此，准确预测船舶结构的疲劳寿命对于船舶的设计、建造和维护具有重要意义。
船舶在航行过程中，会受到各种复杂的载荷作用，如波浪载荷、风载荷、货物载荷等。
这些载荷的长期作用会导致船舶结构材料内部产生微小的裂纹，并逐渐扩展，最终可能导致结构的疲劳破坏。
为了避免这种情况的发生，需要对船舶结构的疲劳寿命进行准确的预测。
目前，用于船舶结构疲劳寿命预测的方法主要有基于 SN 曲线的方法和基于断裂力学的方法。
基于 SN 曲线的方法是一种传统的疲劳寿命预测方法，它通过对大量试验数据的统计分析，得到材料或结构在不同应力水平下的疲劳寿命曲线（SN 曲线）。
然后，根据船舶结构所承受的应力历程和 SN 曲线，计算结构的疲劳损伤和寿命。
这种方法简单直观，但对于复杂的载荷情况和结构细节，其预测精度可能受到一定的限制。
基于断裂力学的方法则是从微观角度出发，考虑裂纹的萌生、扩展和断裂过程。
通过建立裂纹扩展模型，结合材料的断裂韧性等参数，预测裂纹扩展到临界尺寸所需的时间，从而得到结构的疲劳寿命。
这种方法对于含初始缺陷的结构和高应力集中区域的疲劳寿命预测具有较高的精度，但计算过程相对复杂，需要对断裂力学有深入的了解。
在实际的船舶结构疲劳寿命预测中，通常需要综合运用这两种方法。
对于一般的结构部位，可以采用基于 SN 曲线的方法进行初步预测；对于关键部位和存在初始缺陷的部位，则需要采用基于断裂力学的方法进行更精确的分析。
船舶结构的疲劳寿命预测还受到许多因素的影响。
首先是材料的性能，包括强度、韧性、疲劳性能等。
不同的材料在相同的载荷条件下，其疲劳寿命可能会有很大的差异。
因此，在进行疲劳寿命预测时，需要准确掌握材料的性能参数。
其次是结构的几何形状和尺寸。
结构的几何不连续、焊缝形状和尺寸等都会导致应力集中，从而影响疲劳寿命。
船舶疲劳寿命分析及维护措施研究
船舶疲劳寿命分析及维护措施研究船舶疲劳问题一直是全球海运行业面临的一大挑战。
随着航行时长和使用年限的增加，船舶结构的疲劳寿命变得越来越重要。
疲劳寿命的理解不仅有助于保护人员的生命安全，而且还可以使船舶的寿命得到延长。
本文探讨船舶疲劳寿命的分析及维护措施研究。
一、船舶疲劳寿命分析疲劳寿命是指船舶结构在反复载荷作用下脆性失效的时间，因此，疲劳寿命的好坏可以决定船舶是否能够安全的航行。
船舶疲劳的主要原因是船舶在航行过程中受到了大量的动态载荷，而船舶的材料特性和结构特点会使其在反复载荷作用下形成微小的裂缝，引起裂缝扩展而疲劳失效。
为了保证船舶疲劳寿命的安全，需要对船舶的疲劳寿命进行分析。
船舶疲劳寿命分析的核心内容是疲劳敏感分析和疲劳损伤评估。
在疲劳敏感分析中，应用有限元法对船舶结构进行模拟分析，确定结构的疲劳应力区域和疲劳位置，进而对疲劳评估提供参考。
在疲劳损伤评估中，根据ISO 19902标准或其他相关标准，针对具体船型和船舶结构，通过船舶模拟实验、疲劳试验等手段，对疲劳损伤指数和疲劳剩余寿命进行分析。
二、船舶疲劳寿命的维护措施船舶疲劳寿命的缩短往往是由于某些非正常的因素引起的，如航行过程中的振动、冲击等。
为了保障船舶的正常使用，必须考虑采取相应的维护措施。
主要措施包括以下几个方面：1. 进行定期的检查和维护，及时发现和处理可能存在的疲劳损伤。
2. 进行合理的设计与构造，采取先进的材料和加固方法，提高船舶结构的抗疲劳能力。
3. 在船舶使用过程中，减小船舶的载荷范围和载荷频率，降低动态载荷对船舶结构的疲劳影响。
4. 采用防止疲劳的装置和措施，如振动减尽器、减震器、隔振垫等。
总之，船舶疲劳的寿命分析及维护是海运行业中非常关键的一环。
有关部门应采取一系列措施，对船舶的设计、建造和使用进行严格监管和管理，确保船舶疲劳寿命的有效保护，保障人民群众的生命财产安全。
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。
船体结构疲劳寿命的评估
船体结构疲劳寿命的评估摘要：疲劳破坏对工程结构和构件有重要的影响，大量的实例证明，疲劳破坏也是船舶结构破坏的主要原因。
近年来，国内外开始发现并重视船舶结构的疲劳问题，并得到很多高质量的理论和研究成果，使得船舶安全性得到一定程度的提升。
但山于船体构造的复杂性，以及航行环境的多变性，使得船舶的疲劳计算也相当复杂。
本文主要介绍了基于S・N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤准则的疲劳累计损伤方法（简称S・N曲线法）以及基于Paris裂纹扩展法则的断裂力学方法（简称断裂力学法）两种宏观分析方法，并对疲劳载荷、疲劳应力、船体健康监测系统、疲劳强度评估的一般步骤做以简单介绍。
关键词：船体结构、疲劳破坏、累计损伤1船体结构疲劳强度与疲劳寿命概述1.1船体结构疲劳强度与疲劳寿命的研究进展船舶在运行经营过程中必定会经历风浪，风浪会使船舶处于中拱、中垂交变应力的状态，这种交变载荷周期性的累加到一定程度，量变产生质变，就会造成船舶的疲劳破坏。
山于船舶无时无刻不漂泊在水中，其航行路线的气象状况、载货状态、航行速度都在不断变化，因此疲劳破坏从船舶入水的那刻起一直伴随终身，是船舶破坏的一种主要形式。
山于疲劳不会对船体造成立即破坏，而是累积到一定程度船体材料才会产生失效，因此如何提早发现，在船体材料失效前及时做出正确的评估可以有效地减少海难的发生、人员的伤亡及财产的损失。
关于疲劳理论，是在1962年［11 Vedeler发现并提出，但没有引起足够的重视。
70年代末Jordan和Cochran对大量船舶疲劳裂纹的实际调査结果引起了一定范围内的重视。
在此基础上Munse等人探讨了疲劳强度的校核方法并提供了S- N曲线, Chen等人提出了用开口角隅处测得的应变来预报疲劳寿命的方法，Clarke研究了水面舰船的疲劳破损情况，Wirsching和Chen提出了应用基于概率论的方法进行分析，也即进行疲劳寿命的可鼎性分析。
乂经历了儿十年调查统计的佐证终于引起了整个船级社的重视。
浅析船体结构疲劳寿命的评估
浅析船体结构疲劳寿命的评估发布时间：2022-04-02T01:41:12.282Z 来源：《科学与技术》2021年第32期作者：赵海彬1 马思聪2 赵锋3[导读] 本篇文章主要对船体结构疲劳寿命评估进行认真的分析，希望能够为相关工作人员起到一些参考与帮助。
赵海彬1 马思聪2 赵锋31 身份证号：32128219900812****2 身份证号：32128219930527****3 身份证号：32128219910509****摘要:通过专业工作人员对大量的船舶事故展开专业的分析，发现疲劳破坏是结构当中最主要的形式，船舶当中节点数具有的多样性以及具有的复杂性等特点，导致船体结构疲劳也具有繁杂的特点所以还是由专业工作人员针对于疲劳破坏问题进行深入的分析。
因此，本篇文章主要对船体结构疲劳寿命评估进行认真的分析，希望能够为相关工作人员起到一些参考与帮助。
关键词:船体结构；疲劳寿命；评估；通过对疲劳破坏进行分析，发现其在结构破坏当中是最重要的一种形式，可将其做个材料交变作用的影响之下所产生的损伤累积过程。
疲劳的一个特点就是材料所承受的荷载不会对其产生直接的影响，主要是经过数次的荷载波动之后，材料才会出现这些问题，这么多年来，疲劳裂纹问题一直是相关工作人员感觉到头疼的一些问题，同时，各个国家在自己的船级社规范当中，都对疲劳提出了更多的要求。
基于此，本文下面主要对船体结构疲劳寿命的评估展开深入探讨。
1、疲劳强度分析通过对疲劳强度的本质进行发现，其属于局部强度问题，众所周知，船体当中的节点有着许多不同的类型，而且每一个节点所受到的载荷又具有复杂性的特点，所以说疲劳强度较合也是非常复杂的，为了能够帮助具体工程有序运用，还需加入假设等，形成不同的方法，站在多个角度对问题展开分析，例如：简化计算以及直接计算方法等等。
结构疲劳具有复杂性的特点，钢材料使用过程当中的实际温度、保持的主要时间、降温的实际速度等各方面都会对结构的疲劳强度造成不同层次的影响。
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船体纵 骨疲 劳裂纹扩展及寿命 分析
何 文涛 ，刘敬喜 ，解 德 ，
（ １ ． 华中科技 大学 船舶与海 洋工程 学院，武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ；
２ ． 船舶和 海洋水动 力湖北省 重点 实验 室 ，武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ）
摘
要
基于有限元软件 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ，结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术，应用脚本语言 Ｐ ｙ ｔ ｈ ｏ ｎ
环 次数 。在每 一步 分析 中，Ａ ＢＡ ＱＯＳ求解 器仅 处理 少量 的输 出数据 ，避 免 了大 文件 的管 理 ，也 减 少 了 求解 计 算 的时 间 。
图 １ 疲劳裂纹扩展流程 图
该程序在模拟疲劳裂纹扩展问题时主要涉及到以下 ４个关键技术 问题：（ １ ）网格 自动划分 ，（ ２ ）
难 以克服 的缺 陷【 ３ 】 ，如 ：预 报 结果 离 散 型大 ，不 能对裂 纹 的形态 、 长度 等进 行 预测 ，且不 能对 结 构剩 余 疲劳 寿命 进 行评 估 。随着 断裂力 学 的发展 ，以疲 劳裂 纹扩 展为 基础 的预 测 方法 己成 为 的研究 热 点［ ４ ］ 。 有 关 船体 结构 疲 劳裂 纹扩 展路 径 、扩 展速 率 以及 扩展 寿命 的研 究较 少 。Ｏ ｋ ａ ｗａ ［ ５ ］ 开发 了数值模 拟程
开发 了模拟疲劳裂纹 扩展 的程序 （ Ｆ Ｃ Ｇ ． Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ） 。对含初始裂纹 的油船 纵骨节点疲劳裂纹扩展进行数值模拟 ，
并探讨侧向压力和轴向拉力这两种载荷对疲劳裂纹扩展路径和疲劳寿命的影响。结果表明，两种加载方式下
裂纹扩展路径不 同，且面板 断裂前的疲劳寿命 在总寿命 中占据很大 的成分 。
丽丽 Ｊ 对Ｆ Ｐ Ｓ Ｏ纵骨处肘板上两裂纹扩展路径及扩展速率进行研究， 假设裂纹分布在肘板平面内， 采用
等 效应 力 强度 因子 计 算裂 纹扩 展寿 命 。
作者 已通 过 ＡＢ Ａ ＱＵＳ脚 本接 口 （ 面 向对 象程 序 ）开 发 了疲 劳裂 纹扩 展程 序 （ Ｆ Ｃ Ｇ． Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） ，能够
模 拟 复杂 加 载条 件 下混 合模 式 的裂 纹扩 展 路径 和 扩展 寿命 ，且通 过 若干 单裂 纹 、 多裂纹 扩展 例题 验 证
了该程 序 的精 确 性 、健壮 性 和有 效 性 【 ８ 】 。本文 将对 含初 始裂 纹 的油 船 船体 纵骨 节 点疲 劳裂 纹扩 展进 行
数 值模 拟 ，并 探讨 侧 向压 力和 轴 向拉 力这 两种 载荷 对疲 劳 裂纹 扩展 路径 和寿 命 的影 响 。
应 力强度 因子计算 ，（ ３ ）裂 纹 扩展 路径 预测 ，（ ４ ）疲 劳 裂纹扩 展 率确 定 。 １ ． １ 自动 网格 划分 网格 生成 是上 述 ４个 关键 技术 中较 为 重要 的一 个 。在 有 限元 计算 时 ，将结 构分 为全 局模 型 和局 部
关 键
词 ：船体纵骨；裂纹扩展路径； 裂纹扩展寿命 ；虚拟裂纹 闭合 法；Ｆ Ｃ Ｇ－ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
中 图分 类号 ：Ｕ ６ ６ １ ． ４
文 献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
目前 各 国船级 社 的疲 劳 强度校 核 主要 是基 于 Ｓ － Ｎ 曲线 的 累积 损 伤方 法【 ｌ ，但方 法本 身存 在着 一 些
序 将 穿透 型 裂 纹看 作 为二 维平 面 问题 ，对 船体 纵 骨焊 趾 处 的疲 劳裂 纹扩 展 进行 研 究 。法 国船 级 社 ［ ６ 】 采 用 线弹 簧 法计 算应 力 强度 因子 ，对 疲劳 寿命 进 行评估 ，并开 发 了软件 Ｓ Ａ Ｐ ＨＩ ＲＳ 。然而 ，该 方法 需预 先 知 道裂 纹 扩展 路径 。Ｊ ａ ｎ ｇ ［ ７ ］ 对试 验数 据 和现 有 的公 式进 行 比较 ，提 出若 干 预测 疲劳 裂纹 扩展 的 公式 。王
２
中
国
造
船
学术 论文
和 后 处理 部分 。
（ １ ）前处理部分 。主要是建立模型、边界条件、定义初始裂纹和网格划分等，为后面有限元计算
和 参 数求解 做 准备 。
（ ２ ）裂 纹 自动 扩 展 部 分 。 主 要 是 包 括 两 个 过 程 ： 一 是对 裂 纹 扩 展 区 划 分 网 格 ，将 程 序 提 交
（ ３ ）后 处 理部分 。主要是 将 上述计 算 结果 ，如 应力 强度 因子 、裂 纹扩 展路 径 、循环 次数 等数 据 ， 输送 到 结果文 件 中 。如 有 必要还 可 以调用 模 块画 出 图表 。
在这个模拟程序 中，裂纹扩展部分重复执行，直至满足用户预期的裂纹长度或达到用户定义的循
Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ ／ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ进行有限元分析算应力强度因
子 、裂纹 扩展 角 等关键 参 数 ，并利 用 这些 参 数更 新裂 纹 的几 何形 状和 拓 扑结 构 ，为 下一 步循 环 中 网格
重新 划分 做好 准备 。
５ ６卷 第 ２ 期（ 总第 ２ １ ４ 期）
２ ０ １ ５年 ６ 月
中
国
造
船
、 ， ０ １ ． ５ ６ Ｎｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ２ １ ４）
Ｊ ｕ ｎ．２ ０１ ５
Ｓ ＨＩ Ｐ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ ＯＦ Ｃ ＨⅡ Ａ
文 章编号：１ ０ ０ ０ ． ４ ８ ８ ２（ ２ ０ １ ５ ）０ ２ － ０ ０ ０ １ － １ ０
１ 基 本 原 理
图 １为疲 劳裂 纹扩 展 程序 的流 程 图 。该程 序主 要 由三部 分 组成 ：前 处理 部分 、裂 纹 自动扩 展部 分
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４ ． ０ ５ － ０ ５ ：修 改稿 收稿 １ ５ １ 期 ：２ ０ １ ５ － ０ ４ ． ０ ６ 基 金 项 目： 国家 自然科 学基 金 项 目（ Ｎ Ｏ． ５ １ ０ ７ ９ ０ ５ ９ ） ；教 育部 留学 回 国人 员基金 项 目