船体纵骨的热点应力分析.pdf

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1、2010年6月船舶JuBe．20l0第3期SHIP＆B0ATNO．3[船舶结构]船体纵骨的热点应力分析贵志飞吴剑国詹志鹄(1．浙江工业大学建筑工程学院杭州310014；2．中国船级社上海审图中心上海200135)[关键词]热点应力；应力集中系数；有限元分析；纵骨[摘要]运用MSC．Patran／Nastran软件，对典型船舶纵向构件进行了热点应力分析，讨论了4种不同因素对节点热点处的应力集中系数的影响，并总结了其变化规律。[中图分类号]U663．2[文献标识码]A[文章编号]1001—9855(2010)03—0

2、011—05HotSpotStressAnalysisofHullLongitudinalsGUiZhifeiWuJianguoZhanZhihuKeywords：hotspotstress；stressconcentrationfactor；finiteelementanalysis；longitudinalsAbstract：Basedonthemethodofhotspotstress，atypicalformofhulllongitudinalsisanalyzedinthispaperbyMSC．Pat

3、ran／Nastransoftware．Thispaperdiscussestheinfluencesoffourdifferentfactorsonstressconcentrationfactor(SCF)forhotspotsofshipconnections，andsummarizestheirvariationtrend1ine．焊接构件节点处最为可能发生疲劳裂纹的起始点0引言(通常在焊趾附近)的应力，多采用有限元计算或应变片实际测量法求解结构热点应力。目前，已有许疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一，

4、各多学者对此做了研究，如文献[2]、[3]，规范_4中也个节点连接处是疲劳强度的重要校核点。目前，对已给出了一个应力集中系数综合表，但并不够详细。船体结构进行疲劳分析时，名义应力法是最简单也本文是在此基础上，运用MSC．Patran／Nastran是应用最为广泛的方法。但是，在研究形状复杂的软件，对典型的船舶纵骨进行了热点应力分析，讨论焊接接头疲劳强度时，难以明确地给出其名义应力，了4种不同因素对节点热点处的应力集中系数的影分析得到的结果分散性很大，且很难给出精确的s—响，并总结了其变化规律，对规范中应力集中系数

5、综N曲线图。而采用热点应力评定时，可以对几类焊合表做进一步的补充。接节点形式给出一条S．N曲线，即以一条S—N曲线可以表示不同节点形式焊趾处的疲劳强度，因而可1热点应力法的基本原理以大大减少节点形式按疲劳强度划分的级别J，简化了节点形式，比用名义应力法具有一定的优越性。1．1热点应力计算热点应力方法最早应用于焊接管节点的疲劳分一般情况下用单元表面最大主应力值计算热点析，现在它的应用范围越来越广，已经发展到了所有应力6，因为与裂纹扩展方向垂直的±45。范围类型的板结构。热点应力法的关键问题之一是确定内的最大正应力对

6、疲劳裂纹的扩展起关键作用。所热点应力值和应力集中系数。所谓的热点应力是指以本文运用两点线性外推法，取单元表面插值点处[收稿日期]2009一l1—30[作者简介]贵志飞(1985一)，男，汉族，浙江衢州人，硕士研究生，主要从事钢结构分析与研究工作。吴剑国(1963～)，男，汉族，江苏吴县人，教授，主要从事钢结构分析与研究工作。詹志鹄(1970一)，男，汉族，湖北人，高级工程师，主要从事船体结构强度分析和研究工作。June，2010船舶N0．32010年6月SHIP＆BOAT第3期力范围计算公式计算：的最大主应力值进

7、行线性外推，计算得到热点应力-32Asl2x26()1]X10N／mln值，如下式所示：／式中53——海水动压力作用下卜纵纵骨的削弯弓曲叫应力2范围，N／ram。。式中盯：、盯，：——距焊趾￡／2、3￡／2处的最大主应s一一纵骨间距，cm；，。．舶一一骨跨距，跨距点取在沿端部肘板嬖法删在￡／2fit．3t／2~0⋯,3LP_,一向上，从纵骨面板量起至等于纵骨一半腹而点占嚣篙有限元节点处的应力板高度的点，cm；用Laange插值法求得，如图1所不。1异：纵骨连带板的净剖面模数，cm；——一纵骨端部到疲劳计算点的距离

8、，。m。一宴应1,按2,下3列,4处的如最大主应力值；c1c和c为糸’侦r川△纵骨海水动压力龃p一一作用在纵骨上的侮驯虚田’各。式计算：c，乙11：一一(1一一2)(I一一3、)／ll—4、，2纵骨热点应力计算模型(一!二cz瓦)(一)(一．X1)(Y-Y2)(X-X~)——C，(y3-一Y—)(—Y3-Y2)(x，一x_)近的钉单元尺寸不大于受力构仟明厚厦，删坝。1(一