[發明專利]一種確定船舶結構在組合載荷作用下長期疲勞壽命的方法有效

申請號：	201811491938.2	申請日：	2018-12-07
公開（公告）號：	CN109614689B	公開（公告）日：	2022-12-13
發明（設計）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（專利權）人：	大連船舶重工集團有限公司
主分類號：	G06F30/23	分類號：	G06F30/23;G06F30/17;G06F119/04;G06F119/14
代理公司：	大連格智知識產權代理有限公司 21238	代理人：	劉琦
地址：	116021 ***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種確定船舶結構組合載荷作用長期疲勞壽命方法
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【說明書】：

一種確定船舶結構在組合載荷作用下長期疲勞壽命的方法，有兩種長期分布的單一載荷，即低頻載荷和高頻載荷，通過計算出組合應力范圍均值S_C、組合標準差σ_C和組合平均上跨零率v_C，以簡化疲勞分析方法為基礎，結合S?N曲線，得出船舶結構的疲勞損傷度。本發明所采用的技術方案，可用于確定船舶任何結構在兩種單一載荷作用下的長期疲勞損傷度，可直接對船舶結構在兩種單一載荷作用下的長期疲勞損傷進行計算，并最終確認船舶結構在兩種單一載荷組合作用下的疲勞壽命。簡化了疲勞分析的過程，同時保證計算結果具有較高的可靠性。

技術領域

本發明涉及船舶設計與建造過程中船舶結構疲勞分析領域，具體涉及船舶結構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

疲勞是指材料在循環應力和應變作用下，在一處或幾處逐漸產生局部永久性累積損傷，經一定循環次數后產生裂紋或突然發生完全斷裂的過程。長期處于交變環境載荷作用下的結構物大多存在疲勞損傷問題，疲勞損傷度d及疲勞壽命T_F是用來描述結構物疲勞特性的常用參數。S-N曲線是進行疲勞損傷計算的基本公式，其反應的是應力范圍S和在該應力范圍水平的單一循環載荷作用下結構達到疲勞破壞所需要的循環次數N之間的關系。結構的疲勞壽命評估，其本質均是基于S-N曲線進行的。

實際工程中，較多情況下都需要對兩種長期分布的單一應力過程進行疲勞分析，常用方法有簡單相加法、載荷疊加法、等幅載荷法等。簡單疊加法計算過程簡單直接，但其計算結果通常偏于危險；等幅載荷法計算結果通常較為保守，且應用過程較為復雜；等幅載荷法基于兩個單一過程的疲勞損傷及平均上跨零率，并未考慮載荷間的大小關系，計算結果可靠性難以估計。因此，針對兩種應力范圍長期分布的組合載荷疲勞損傷計算，并沒有高效又絕對可靠的計算方法。

簡化疲勞分析方法常用于求解單一載荷作用下的長期疲勞累積損傷，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。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種確定船舶結構在組合載荷作用下長期疲勞壽命的方法，以達到船舶結構在兩種單一載荷的組合作用下，確定其長期疲勞壽命的目的，其所采用的技術方案是：

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，確定船舶結構在兩種單一載荷組合作用下長期疲勞壽命的步驟如下：

S1：根據圖紙建立船舶的有限元模型，結合S-N曲線，確定、選用一條S-N曲線和航線環境數據。

S2：在S1的基礎上，運用ABS船級社的疲勞計算軟件，計算出高頻載荷應力過程均值S₁，標準差σ₁，平均上跨零率v₁：

1)通過ABS船級社的疲勞計算軟件(SFA軟件)，可直接輸出高頻載荷疲勞損傷值D_W，高頻載荷應力范圍長期威布爾分布的形狀參數γ_w，與N_Rw超越概率水平對應的應力范圍值S_Rw、總循環次數n_w；

2)由下式求得威布爾分布的比例參數δ_w：

3)根據求得的δ_w和直接輸出的γ_w，可得到高頻載荷應力范圍S_w的長期威布爾分布：

進而根據威布爾性質，可得到高頻載荷應力過程均值S₁：

4)由下式求得高頻應力范圍長期分布的標準差σ₁：

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