集装箱船用高强度厚钢板的裂纹扩展分析及断裂评定

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1、申请上海交通大学硕士专业学位论文集装箱船用高强度厚钢板的裂纹扩展分析及断裂评定学校：上海交通大学院系：船舶海洋与建筑工程学院班级：B1101098学号：1110109182姓名：王健专业：船舶与海洋结构物设计制造导师：崔维成（教授）上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院2013年12月I万方数据ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterCrackPropagationAnalysisandFractureAssessmentofMarineHigh

2、TensileSteelPlateofContainerShipsCandidate：WangJianSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureSupervisor:Prof.CuiWeichengSchoolofNavalArchitecture,OceanandCivilEngineeringShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai,P.R.ChinaJanuary,2014II万方数据III万方数据IV万方数据V万

3、方数据集装箱船用高强度厚钢板的裂纹扩展分析及断裂评定摘要疲劳是船舶结构破坏的主要模式之一。高强度钢的应用使得结构的疲劳问题更加突出。大型集装箱船上甲板由于存在大开口，通常采用高强度厚钢板制造，因此有必要对其焊接缺陷部位进行损伤容限和疲劳安全寿命的计算。本文主要做了以下工作：1)介绍了疲劳载荷响应应力长期分布的模型和确定疲劳应力长期分布的简化方法、谱分析法、设计波法。对DNV、CCS和JTP-CSR规范的简化方法进行了比较并应用简化方法对一艘40000T油船进行了应力范围长期分布的计算，发现不同规范的简化方法计算结果差异很大。2)介绍了结构疲

4、劳评估的累积损伤法和断裂力学法。后者更能体现结构疲劳的本质，并能够解释一些疲劳现象。对于初始缺陷大量存在的焊接接头，断裂力学法更适用。3)以直接计算法确定的两参数Weibull分布为应力范围的长期分布，疲劳载荷用计算机生成服从应力范围长期分布的伪随机数表示，采用单一裂纹扩展率曲线模型预报裂纹在任意时刻的尺寸，结合应力强度因子和参考应力的简化计算方法和失效评估图技术提出了一套适用于计算船用高强度厚钢板损伤容限和疲劳安全寿命的方法。4)通过编制计算程序对含初始裂纹的某集装箱船甲板对接接头焊缝进行了疲劳寿命评估。最后分析了疲劳载荷谱对安全寿命的影

5、响，经计算表明载荷回复期的长短和Weibull分布的形状参数的取值都会极大影响结构疲劳安全寿命。关键词：疲劳裂纹扩展；疲劳载荷；简化方法；谱分析；设计波；高强度厚钢板；失效评估图；应力强度因子VI万方数据CrackPropagationAnalysisandFractureAssessmentofMarineHighTensileSteelPlateofContainerShipsABSTRACTFatigueisoneofthemaindamagemodesofshipandoceanengineeringstructures.Theap

6、plicationofhightensilesteelmakesthefatigueprobleminshiphullmoresevere.Forlargecontainershipswhosedecksareconstructedwiththickhightensilesteelplates,itisnecessarytoperformstudiesonsafetylifeassessmentofthepartswithweldingdefectsinthickhightensilesteelplates.Themainworksofth

7、ispaperareasfollows:1)Themodelsoflong-termresponsestressdistributionofwaveinducedfatigueloadareintroduced,alongwithmethodstodeterminethelong-termstressrangedistribution,includingsimplifiedmethod,spectrumanalysismethodanddesignwavemethod.Thesimplifiedmethodsrespectivelybase

8、donDNV,CCSandJTP-CSRrulesarecomparedandusedtodeterminethelong-termstressrangedistribution