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[發(fā)明專利]一種確定船舶結(jié)構(gòu)在組合載荷作用下長(zhǎng)期疲勞壽命的方法有效

專利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201811491938.2 申請(qǐng)日: 2018-12-07
公開(kāi)(公告)號(hào): CN109614689B 公開(kāi)(公告)日: 2022-12-13
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 趙曉玲;彭貴勝;李文賀;陳立;盧冉;張倩;王景洋;于世旭;張祺;牟宗寶 申請(qǐng)(專利權(quán))人: 大連船舶重工集團(tuán)有限公司
主分類號(hào): G06F30/23 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/17;G06F119/04;G06F119/14
代理公司: 大連格智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21238 代理人: 劉琦
地址: 116021 *** 國(guó)省代碼: 遼寧;21
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 確定 船舶 結(jié)構(gòu) 組合 載荷 作用 長(zhǎng)期 疲勞 壽命 方法
【說(shuō)明書】:

一種確定船舶結(jié)構(gòu)在組合載荷作用下長(zhǎng)期疲勞壽命的方法,有兩種長(zhǎng)期分布的單一載荷,即低頻載荷和高頻載荷,通過(guò)計(jì)算出組合應(yīng)力范圍均值SC、組合標(biāo)準(zhǔn)差σC和組合平均上跨零率vC,以簡(jiǎn)化疲勞分析方法為基礎(chǔ),結(jié)合S?N曲線,得出船舶結(jié)構(gòu)的疲勞損傷度。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案,可用于確定船舶任何結(jié)構(gòu)在兩種單一載荷作用下的長(zhǎng)期疲勞損傷度,可直接對(duì)船舶結(jié)構(gòu)在兩種單一載荷作用下的長(zhǎng)期疲勞損傷進(jìn)行計(jì)算,并最終確認(rèn)船舶結(jié)構(gòu)在兩種單一載荷組合作用下的疲勞壽命。簡(jiǎn)化了疲勞分析的過(guò)程,同時(shí)保證計(jì)算結(jié)果具有較高的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶設(shè)計(jì)與建造過(guò)程中船舶結(jié)構(gòu)疲勞分析領(lǐng)域,具體涉及船舶結(jié)構(gòu)在兩種組合載荷作用下疲勞損傷壽命的確定方法。

背景技術(shù)

疲勞是指材料在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下,在一處或幾處逐漸產(chǎn)生局部永久性累積損傷,經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。長(zhǎng)期處于交變環(huán)境載荷作用下的結(jié)構(gòu)物大多存在疲勞損傷問(wèn)題,疲勞損傷度d及疲勞壽命TF是用來(lái)描述結(jié)構(gòu)物疲勞特性的常用參數(shù)。S-N曲線是進(jìn)行疲勞損傷計(jì)算的基本公式,其反應(yīng)的是應(yīng)力范圍S和在該應(yīng)力范圍水平的單一循環(huán)載荷作用下結(jié)構(gòu)達(dá)到疲勞破壞所需要的循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)估,其本質(zhì)均是基于S-N曲線進(jìn)行的。

實(shí)際工程中,較多情況下都需要對(duì)兩種長(zhǎng)期分布的單一應(yīng)力過(guò)程進(jìn)行疲勞分析,常用方法有簡(jiǎn)單相加法、載荷疊加法、等幅載荷法等。簡(jiǎn)單疊加法計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單直接,但其計(jì)算結(jié)果通常偏于危險(xiǎn);等幅載荷法計(jì)算結(jié)果通常較為保守,且應(yīng)用過(guò)程較為復(fù)雜;等幅載荷法基于兩個(gè)單一過(guò)程的疲勞損傷及平均上跨零率,并未考慮載荷間的大小關(guān)系,計(jì)算結(jié)果可靠性難以估計(jì)。因此,針對(duì)兩種應(yīng)力范圍長(zhǎng)期分布的組合載荷疲勞損傷計(jì)算,并沒(méi)有高效又絕對(duì)可靠的計(jì)算方法。

簡(jiǎn)化疲勞分析方法常用于求解單一載荷作用下的長(zhǎng)期疲勞累積損傷,雙窄帶法常用于求解兩種組合載荷作用下的短期疲勞累積損傷。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題,本發(fā)明提供一種確定船舶結(jié)構(gòu)在組合載荷作用下長(zhǎng)期疲勞壽命的方法,以達(dá)到船舶結(jié)構(gòu)在兩種單一載荷的組合作用下,確定其長(zhǎng)期疲勞壽命的目的,其所采用的技術(shù)方案是:

有兩種單一載荷,兩種所述單一載荷分別是低頻載荷和高頻載荷,確定船舶結(jié)構(gòu)在兩種單一載荷組合作用下長(zhǎng)期疲勞壽命的步驟如下:

S1:根據(jù)圖紙建立船舶的有限元模型,結(jié)合S-N曲線,確定、選用一條S-N曲線和航線環(huán)境數(shù)據(jù)。

S2:在S1的基礎(chǔ)上,運(yùn)用ABS船級(jí)社的疲勞計(jì)算軟件,計(jì)算出高頻載荷應(yīng)力過(guò)程均值S1,標(biāo)準(zhǔn)差σ1,平均上跨零率v1

1)通過(guò)ABS船級(jí)社的疲勞計(jì)算軟件(SFA軟件),可直接輸出高頻載荷疲勞損傷值DW,高頻載荷應(yīng)力范圍長(zhǎng)期威布爾分布的形狀參數(shù)γw,與NRw超越概率水平對(duì)應(yīng)的應(yīng)力范圍值SRw、總循環(huán)次數(shù)nw

2)由下式求得威布爾分布的比例參數(shù)δw

3)根據(jù)求得的δw和直接輸出的γw,可得到高頻載荷應(yīng)力范圍Sw的長(zhǎng)期威布爾分布:

進(jìn)而根據(jù)威布爾性質(zhì),可得到高頻載荷應(yīng)力過(guò)程均值S1

4)由下式求得高頻應(yīng)力范圍長(zhǎng)期分布的標(biāo)準(zhǔn)差σ1

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