基于HCSR散货船疲劳强度计算

针对《散货舱油船协调共同规范》(HCSR)中船体热点疲劳寿命评估部分,采用软件Veri STAR通过对某散货船的7个热点进行疲劳寿命计算,并与旧规范进行比较,验证了HCSR在疲劳寿命评估部分方法更严格,评估结果更保守。     

船用燃气轮机性能元件蠕变寿命的有限元分析

以材料蠕变开裂为判别依据,利用有限元方法和拉森-米勒方程及迈纳损伤累计理论,分析了一次表面回热器(PSR)性能元件的高温蠕变规律,以研究这种构思独特的波纹状薄板蠕变寿命的评估方法。发现PSR性能元件蠕变最恶劣的位置在相邻小波纹压力通道的上下波纹板片接触点附近。分析PSR的板片元件尺寸δ,两侧压差ΔP及工作温度Tm对其蠕变寿命的影响,给出了各种压力和温度载荷下不同厚度304号不锈钢传热元件的蠕变寿命τR,以及基于工作寿命为105h的元件最小设计厚度mδin。研究结果对船用间冷回热循环燃气轮机系统中PSR的结构设计和其工作寿命评估具有参考价值。     

高强度钛合金深潜器载人舱在三种不同类型载荷下的裂纹扩展预报

随着安全性要求的提高,深潜器耐压舱的疲劳寿命评估变得越来越重要。对于耐压舱,在其服役期间经历的载荷历程包括扰动疲劳载荷和相对稳定的蠕变载荷,目前尚未有公认合适的模型来描述这一载荷谱历程。传统疲劳寿命预报方法通常忽略蠕变效应导致疲劳寿命预测较大的不确定性。为了更清楚地理解这一机理,该文对深潜器耐压舱用β-退火钛合金TC4 ELI的裂纹扩展率进行了理论分析,分别引入了三种类型载荷作用下的裂纹扩展率模型。并开展了在包含过载和保载载荷的一系列循环三角载荷下的疲劳裂纹扩展试验,对理论模型进行了验证,为合理评估深海载人潜水器的疲劳寿命提供了基础。     

海洋平台结构的安全寿命评估与维修决策研究

基于结构疲劳、断裂控制原理,平台结构疲劳裂纹产生、扩展规律以及修复更新可靠性评估技术,对平台结构进行安全寿命评估及维修决策方法进行了初步研究,给出了中后期服役海洋平台的安全寿命评估与维修决策基本思路和方法;提出了平台安全寿命评估及维修决策方法的基本框架,并依靠剩余强度和裂纹扩展计算来对已有损伤的结构进行安全寿命评定,给出科学的检维修方案,以保证结构安全、经济、可靠地运行。     

基于Bootstrap的调距桨装置外油管疲劳寿命评估

调距桨装置外油管焊接处在实际使用过程中面临疲劳断裂问题,通过加速寿命试验方法评估油管疲劳寿命具有重要工程价值。由于内场疲劳试验成本的限制,其试验样本量极少,难以采用一般小子样寿命评估方法进行评估。文章首先采用加速疲劳寿命折算方法将加速试验中的高倍应力的试验数据转换成一倍应力,然后基于Bootstrap理论,对已有的疲劳试验数据样本进行拓展,并在此基础上通过MTALB仿真方法对外油管95%置信度下的疲劳寿命进行评估。为相应油管焊接工艺与结构的改进优化提供重要参考。     

科里奥利质量流量计疲劳寿命评估的数值分析和试验

为了评估科里奥利质量流量计（CMF）的疲劳寿命，以某新型CMF为研究对象，采用有限元方法对其力学特性和疲劳行为进行分析。在此基础上，设计评估该型CMF疲劳寿命的试验平台，并进行疲劳试验。根据数值分析结果和试验结果获得CMF的位移疲劳寿命计算公式，评估该新型CMF的疲劳寿命，并确认其安全性。研究结果能验证该数值分析和试验方法的可行性和可靠性，有助于提高我国CMF的设计和制造水平。     

深潜器多球交接耐压壳室温蠕变-疲劳特性研究

为了揭示钛合金深潜器多球交接耐压壳在实际作业过程中的蠕变-疲劳特性，通过定义的比例因子建立考虑蠕变损伤演化速率拉压不对称时的室温蠕变-疲劳损伤模型，通过对ABAQUS软件进行二次开发，基于蠕变-疲劳损伤模型和自动周期跳跃算法，建立了适用于深潜器多球交接耐压壳结构的蠕变-疲劳损伤数值模拟方法。数值分析结果显示，多球交接耐压壳结构的热点位置在承受拉伸载荷时，蠕变损伤对结构的蠕变-疲劳寿命影响显著，而承受压缩载荷时几乎不产生蠕变损伤；当作业水深增加时，蠕变-疲劳裂纹萌生寿命的减少速度明显高于疲劳裂纹萌生寿命的减少速度；当处于相同水深时，保载时间增加会使结构的蠕变-疲劳裂纹萌生寿命减少，但耐压壳的实际可作业时间大幅提升。研究结果可为多球交接耐压壳蠕变-疲劳强度的计算提供参考。     

波浪非线性对导管架平台疲劳寿命评估的影响研究

基于线性和非线性波浪理论,在渤海海域观测的30种海况下,选取了导管架平台易发生疲劳损伤的几个危险节点作为研究对象,并通过确定性的疲劳分析方法对这些节点进行了疲劳寿命评估。结果表明,在选取的3种阻尼条件下,考虑波浪的非线性因素后,疲劳寿命的评估结果均有所增加,为海工结构的疲劳寿命评估提供了参考意见。     

导管架平台管节点的疲劳分析与寿命估计

本文简单介绍了用于导管架平台管节点疲劳分析的两种方法确定性分析方法和谱分析方法,二者均是基于线性累积损伤理论来估算管节点的疲劳寿命.作为算例,本文采用确定性分析方法对BZ28-1单点导管架进行了详细疲劳分析,其中波浪力和高频系泊力合在一个工况中,而低频系泊力则作为独立的疲劳载荷工况,分别计算二者的损伤并按照线性累积损伤理论进行叠加,最终算得其疲劳寿命.计算中疲劳S-N曲线采用API-X'曲线,波浪理论则采用艾利微幅波理论.选用适当的疲劳寿命安全系数,对关键节点的寿命进行了评估,并对其继续使用提出了建议.     

船舶结构疲劳控制设计数据库的研究

如何在设计阶段就能够预测结构的疲劳寿命一直以来是个工程上的难题。因此,科学地预测结构疲劳寿命具有较大的现实意义。针对该问题,本文基于工程热力学基本理论、结构焊接数值算法、结构可靠性、结构疲劳寿命等理论建立了结构疲劳寿命评估计算模型。以为基础,借助有限元法对结构疲劳寿命进行计算,并建立了船舶结构疲劳设计数据库。该数据库能够对结构疲劳寿命进行有效地预测,具有一定的工程应用价值。     

超大型浮体柔性连接器疲劳强度模型试验

为了保证超大型浮体的作业安全,需要精确评估连接器结构疲劳强度。文章针对一种由尼龙柔性夹层和环肋加强圆管轴构成的铰接式连接器,开展了疲劳强度模型试验,测量了热点应力、疲劳寿命和裂纹扩展。考虑接触、柔性层以及开孔的影响,采用三维有限元方法计算了连接器结构应力,分别基于S-N曲线和裂纹扩展,给出了柔性连接器疲劳寿命评估方法。比较分析表明,计算得到的连接器结构应力和疲劳寿命与模型试验结果吻合,文中方法可用于柔性连接器结构疲劳强度设计     

船体结构疲劳载荷计算中几个重要参数的探讨(英文)

基于线性累积损伤原理的船体结构疲劳强度评估方法已经在各种民船结构的设计规范中得到了广泛的应用,但其中疲劳载荷的计算方法和主要参数差别较大,导致结构疲劳寿命的评估结果具有一定的分散性。文中利用长期疲劳应力范围的Weibull分布和S-N曲线方法给出的结构疲劳寿命谱分析计算公式,通过理论分析和数值计算,分析了对结构疲劳损伤贡献率最大的长期应力范围所对应的超越概率水平,以及S-N曲线反斜率对该超越概率水平的影响。研究了不同超越概率水平下形状参数对结构疲劳寿命的影响,讨论了疲劳寿命对超越概率水平、形状参数和S-N曲线反斜率的敏感性。文中给出的一些结论对国际船级社协会正在进行的共同油船和散货船结构规范协调性研究具有参考价值。     

在役港口起重机金属结构疲劳寿命估算方法研究

介绍了港口起重机金属结构疲劳寿命估算的原理和方法,即现场采集数据,应用雨流法对数据进行后处理分析,然后根据材料的P-S-N曲线获得测点部位的疲劳寿命,最后采用Miner线性累积损伤理论对金属结构的疲劳寿命进行估算.     

潜艇结构低周疲劳寿命工程评估方法

本文基于断裂力学建立了潜艇结构低周疲劳寿命的工程估算方法，理论计算与模型试验结果比较表明：该方法是合理可靠的，可用于潜艇结构低周疲劳寿命评估。     

大型矿砂船复杂节点疲劳寿命分析方法研究

本文基于中国船级社疲劳指南中散货船的总体要求,结合大型矿砂船结构布置与实际装载模式的特点,建立了针对矿砂船复杂节点的疲劳强度评估方法。通过对实船装载数据的统计,提出了适用于疲劳评估的典型装载工况及各工况静水弯矩系数、时间分配系数和相关运动参数的推荐值。基于本文的评估方法,对三型矿砂船复杂节点的结构疲劳寿命进行了分析,筛选得到矿砂船疲劳评估的关键位置,并总结了共性规律。本文研究工作可为大型矿砂船疲劳强度评估提供参考。     

桥式起重机金属结构剩余安全使用期限估算

起重机的金属结构件在使用若干年后疲劳寿命会有所下降,直接影响起重机的安全使用,需要作出合理评估;根据广泛应用的抗疲劳设计方法,论述起重机寿命的疲劳分析估计法,以已使用30多年的某桥式起重机为例进行相关寿命计算,并对其剩余安全使用期限提出建议。     

船用汽轮机转子疲劳裂纹扩展寿命分析

分析汽轮机转子疲劳裂纹扩展寿命各种随机变量的统计分布规律和参数估计,给出计算裂纹扩展寿命的Monte-Carlo模拟仿真过程,运用Miner法则分析循环载荷下的疲劳裂纹扩展寿命评估方法,以某型转子的计算实例证明概率断裂力学方法的有效性。     

焊接结构多轴疲劳寿命预测结构应力法

海洋工程焊接结构形式复杂且遭受随机波浪载荷作用,焊接接头多数处于多轴疲劳状态,而目前工程上主要采用基于单轴疲劳理论和试验的方法预测结构的疲劳寿命。为了提高焊接结构疲劳寿命预测的准确性,文章提出了一种评估焊接接头疲劳强度的新型结构应力法,并与临界面理论相结合,能够用于实际焊接结构的多轴疲劳寿命预测。通过对国际上已公开发表的疲劳试验数据进行有限元分析,证明了文中提出的结构应力法比传统的热点应力法具有更高的精度,以及该方法应用于焊接结构多轴疲劳寿命预测的可行性。最后,应用该方法对一个T型管节点进行了多轴疲劳寿命计算。     

考虑焊接残余应力释放的结构疲劳寿命分析方法研究

焊接残余应力对于焊接结构的疲劳寿命产生很显著的影响,同时循环载荷作用下焊接残余应力会出现释放现象,因此有必要对焊接件疲劳寿命预测方法进行研究.基于改进的McEvily疲劳裂纹扩展速率模型,同时结合课题组研究得到的AH36钢对接焊平板残余应力释放计算公式,提出考虑焊接残余应力释放的结构物疲劳寿命计算方法.随后,以潜艇锥柱耐压壳的疲劳为例,详细阐述了本文提出的疲劳寿命分析方法的计算流程.考虑耐压壳焊接顺序影响,分析了含半椭圆表面裂纹的锥柱耐压壳疲劳寿命.对比文献的试验结果,表明焊接结构疲劳寿命计算公式有较好的预测效果,可以用于评估带表面裂纹焊接件在拉伸循环载荷作用下的疲劳寿命.     

半潜平台疲劳波浪载荷的不确定性研究

为了评估疲劳载荷计算过程中波浪载荷的不确定性,首先给出了考虑不确定影响因素的S-N曲线方法下结构的疲劳寿命评估表达式,然后建立了平均跨零周期、海况发生概率和浪向等引起的波浪载荷不确定性的评估方法和公式。重点对西北太平洋和中国南海的海况进行了分析,定量统计回归出了西北太平洋的波浪周期修正公式,以及中国南海不同季节海况和浪向分布规律对某半潜平台波浪载荷和疲劳寿命的影响因子。