- Chapter 5 Cracks

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1、船体结构失效类型学习目标课后应该掌握:1.不同的结构失效类型和相应的标准2.理解结构失效后的后果内容提要1.裂缝2.失稳3.变形4.腐蚀5.案例内容覆盖:•失效类型•时效后果•强度标准CracksBuckling裂缝IndentCorrosion•疲劳裂缝–一般高周期疲劳–低周期疲劳–震动•断裂–过载•脆性断裂CracksBuckling疲劳IndentCorrosion为什么着重于疲劳?•最常见的结构实效方式•需要大量的时间和钱去修理•可能导致油泄漏到海水中疲劳基础理论S-N曲线（钢材）I.低周期疲劳(少于10000

2、)-装卸货II.高周期疲劳(大于10000)-波浪载荷III.不发生疲劳破坏Cracks疲劳理论BucklingIndent应力集中因素(SCF)Corrosion一般应力SCF焊接SCF圆孔SCF椭圆水平型孔KwssssssssssssKg.Kw.sssKg.Kw.ssssssKwsssssssssssssssCracksBucklingIndent不宜的孔组合Corrosion甲板入口纵向应力甲板板通风孔甲板纵骨24/25CracksBucklingIndent疲劳寿命Corrosion31N»Cs×

3、KK=Kg●Kw●KnN=疲劳寿命(一般20年)s=名义应力(动态应力震幅)K=应力集中因素C=常量(包括环境和应力水平，如压力/拉力）CracksBuckling疲劳理论SCF.IndentCorrosion应力集中因素;•K:结构几何因素(有限元分析)g•K:焊接形状(一般1,5)wPOSTFEM5.6-02SESAM5SEP2MODEL:T1-1DEF=2034:LINEARANALYSISNODALDISPLACEALLMAX=1.46MIN=0•K:不对称的加强骨架(L角钢&球扁钢)n1.391.321

4、.251.181.111.04.974.905.835.766.696.626.557.487.418Z.348Y.278X.209.139.696E-1CracksBuckling疲劳理论SCF.IndentCorrosionCracksBuckling疲劳寿命受航线影响IndentCorrosion•规范上疲劳标准基于20年全球范围航行•20年全球范围疲劳载荷相当于10年北大西洋航行CracksBuckling全球航行IndentCorrosion2.1.3.3.4.5.1.北海–2%2.北大西洋–15%Nauti

5、cus3.美国西安-日本–18%Newbuilding20年4.日本–波斯湾–23%5.波斯湾–欧洲(绕过非洲)–42%CracksBucklingIndent相对绕度Corrosion动态海水压力在横舱壁附近，由于相对绕度，会在旁纵骨上产生额外应力dconts=f2lCracksBuckling由相对绕度引起的应力IndentCorrosionds=f2l应力与相对绕度成正比,δ应力与纵骨长度的平方成反比，lLookingdownonstringer=>减少纵骨长度会增加应力.BHDCrack

6、s疲劳强度vs拉伸强度BucklingIndentCorrosion）产生裂缝百万周期后1在（MSHTS屈服强度增加动态应力振幅注意：对于焊接结构，疲劳强度不受屈服强度影响。!Cracks疲劳强度vs拉伸强度BucklingIndentCorrosion注意：对于焊接结构,疲劳强度不受拉伸强度影响!CracksBucklingIndent裂缝成长速度Corrosion•疲劳寿命大部分是在裂缝发生阶段•裂缝发现之前的时间段说明裂缝成长速度(裂缝在5年/20年后发现)•裂缝成长速度受动态应力水平的影响•裂缝成长速度随着裂缝

7、长度增加而加速•疲劳裂缝可能导致不稳定结构破裂，当达到一定的长度后。CracksBucklingIndent旁纵骨上裂缝成长CorrosionCrackgrowthprediction500开始100mm占疲劳寿命的90%400ConsideredcrackGlobal300LocalLaboratory200Sideshell100Web;550/12flange;150/21(mm)000.20.40.60.81Relativetime裂缝同时在腹板和面板上成长裂缝穿过面板后在腹板中再成长裂缝穿过腹板后，结构失效C

8、racksBuckling裂缝延伸对照MS（（普通钢（普通钢）-HTS（（高强度钢（高强度钢）IndentCorrosion疲劳寿命优化用打磨工具磨圆焊缝边角疲劳寿命优化正确的被磨圆的焊缝边角疲劳裂缝案例!你的经验？CracksBucklingIndent低周期疲劳Corrosion低周期疲劳特点:•由于重复装卸货，导致在应力集中