潜艇结构疲劳强度研究综述

随着高强钢潜艇下潜深度的增加,疲劳问题就更显突出.本文叙述了潜艇结构疲劳强度研究的方法及发展概况;分析了焊接残余应力、介质、多裂纹并存对焊接结构疲劳寿命的影响,提出应使用有限元数值模拟计算和试验相结合的方法深入研究;最后提出尚需研究的几个问题.     

压弯应力下焊趾表面裂纹疲劳性能试验研究

潜艇耐压壳锥柱焊接过渡结构所受的应力特征为压弯组合应力，该处是潜艇耐压壳疲劳的热点区域。弄清楚压弯组合应力作用下成一定角度对接的焊接板结构试析的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。本文提出用焊接角度板轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇结构耐压壳锥－柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究了焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出了高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。     

带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件疲劳寿命分析

对带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件进行疲劳寿命有限元分析研究，并加工制造了典型焊接节点试件，对其进行疲劳试验，试验结果与数值分析结果基本吻合，说明对潜艇典型焊接结构的有限元应力分析、疲劳寿命分析的方法是正确可行的。     

带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件疲劳寿命分析

对带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件进行疲劳寿命有限元分析研究,并加工制造了典型焊接节点试件,对其进行疲劳试验,试验结果与数值分析结果基本吻合,说明对潜艇典型焊接结构的有限元应力分析、疲劳寿命分析的方法是正确可行的.     

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.     

潜艇锥柱结合壳焊趾表面裂纹疲劳寿命计算

随着潜艇用钢屈服强度的不断提高，潜艇耐压壳体的直径及锥壳的半锥角的不断加大，潜艇耐压壳体锥柱结合壳连接焊接焊趾处的疲劳寿命已越来越受到设计人员的重视，但目前还没有可靠的设计方法可以遵循。针对潜艇锥柱结合壳连接焊缝处的受力特点为压弯结合应力，在分析了平行于裂纹面的应力，曲率的约束以及液楔的作用对潜艇焊趾表面裂纹疲劳寿命的影响进行分析后认为，潜艇锥柱结合壳焊距表面裂纹疲劳寿命计算可以采用对压应力进行修正的应力强度因子计算模型。本文给出了对压应力进行修正的应力强度因子计算式，在此基础上提出了一套能考虑焊距的外应力集中以及爆接残余应力等影响的受压弯应力焊接结构焊趾裂纹疲劳寿命计算方法，对初始表面裂纹形状和大小对疲劳寿命的影响进行了系列计算，计算结果表明，本方法预报出的疲劳寿命与实验结果在量级上是吻合的，但在推向实用之前还需要做更多的实验验证。     

舰艇结构延寿处理的可行性研究

为适应现代海军舰艇的要求，提高舰艇结构的疲劳寿命，以保证舰艇在长期服役期间的安全性具有重要意义。本文综述了焊接残余应力对舰艇焊接结构疲劳寿命的影响，分析了各种主要延寿处理技术对舰艇结构的适应性。通过爆炸处理对潜艇用钢921性能影响的初步研究，着重分析了爆炸处理技术在舰艇结构延寿处理方面的可行性。     

潜艇结构的焊接残余应力研究现状

潜艇结构在焊接过程中产生的残余应力是关系到结构安全的重要指标.由于焊接是一个涉及到热、力、冶金等多学科的极为复杂的过程,要对其进行准确预测十分困难.本文首先对与潜艇相关的厚板、环焊缝和压力容器焊接残余应力的技术现状及存在的主要问题进行论述;然后介绍潜艇焊接残余应力的试验和模拟;并对残余应力影响潜艇结构疲劳强度和稳定性以及潜艇结构残余应力消除技术等方面进行了详细论述和总结;最后指出了一些尚待进一步研究的问题.     

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。     

铝镁合金焊接接头疲劳性能研究

本文依据船体结构及其受力特点，提出了四种焊接接头试样，测定了ＬＦ１５、ＬＦ１６两种铝镁合金焊接接头疲劳性能，研究了结构因素及焊接缺陷对疲劳性能的影响，取得了较系统的疲劳性能研究结果，为铝船体的结构设计、疲劳强度估算、焊接工艺制定以及船体施工等提供了可靠的依据。     

耐压船体结构典型接点疲劳寿命评估

潜艇在潜浮过程中,由于静水外压引起的工作应力与焊接残余应力叠加,形成拉压循环应力,导致耐压船体的局部结构可能出现低周疲劳裂纹.一般情况下,高强度钢在抗拉强度提高的同时往往伴随着材料塑性储备和断裂韧性的下降,因此分析高强度钢潜艇结构的低周疲劳寿命非常重要.本文基于断裂力学和Paris公式建立了潜艇耐压结构低周疲劳寿命的工程估算方法,根据裂纹无损检测的概率统计和含裂纹圆柱壳极限应力分析,给出了初始裂纹和裂纹临界状态的建议值.应用本文的简化方法分析了某潜艇结构和锥柱结合壳模型的低周疲劳寿命,锥柱结合壳模型的数值算例表明本文的计算结果与试验测试结果相吻合.     

潜艇尾部可拆式非水密结构阻抗特性研究

根据潜艇防腐治理研究的需要，研究设计了潜艇尾部螺栓连接可拆式非水密结构，并采用有限元法与模型试验对比分析的方法对该结构进行了阻抗特性分析，同时研究了螺栓间距对结构阻抗特性的影响。研究结果表明，焊接改为螺栓连接对结构阻抗特性影响不大，螺栓间距的改变对结构阻抗特性的影响不明显。探讨了用有限元法进行动力分析时螺栓连接的模拟方法，为分析同类问题提供参考。     

焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展影响:综述

船舶结构的疲劳失效多在焊接接头处产生。疲劳裂纹扩展而导致的疲劳断裂是焊接接头疲劳失效的主要形式。焊接残余应力会对船舶焊接接头的疲劳裂纹扩展产生影响,而且在疲劳裂纹扩展的过程中残余应力会发生重分布现象,对裂纹扩展的影响更加复杂。文中对近年来国内外焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展的影响进行归纳总结,将研究此问题的主要方法和研究成果进行分类,并指出了研究的不足之处以及发展趋势。     

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。     

焊接工艺对不规则厚壁球台结构变形的影响

潜艇建造过程中,耐压壳体过渡环结构的焊接变形是潜艇性能的重要指标。为准确预测过渡环结构的焊接变形,基于ANSYS软件编写了焊接计算程序,对T型梁结构的焊接过程进行模拟,将数值计算结果与物理实验结果进行了对比。提出了厚壁结构焊接变形预测的固有应变弹塑性有限元方法,分析了不规则厚壁球台结构的焊接工艺,得到了不同焊接工艺时厚壁球台结构的焊接变形。通过多种焊接工艺的对比分析,找到了不规则厚壁球台结构的最佳焊接工艺。     

潜艇兵力运用的阵法

本文围绕着提高潜艇兵力打击力度，着重从战役层次上探讨了潜艇阵法问题，分析了使用潜艇阵法的必要性和可能性；阐述了潜艇兵力如何实现打击力量存在，打击方向对头和打击威力发挥三个方面的问题；提出了潜艇阵地配置形态，潜艇阵地移动方法及阵地内部的作战原则等。     

复杂载荷作用下潜艇结构疲劳裂纹扩展预报方法

统一疲劳裂纹扩展模型是课题组在McEvily模型基础上提出来的,它将疲劳裂纹扩展的3个扩展区域统一起来,并能解释更多的疲劳试验现象.本文介绍了统一疲劳裂纹扩展模型的基本表达式.将此模型与焊缝焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨复杂载荷作用下潜艇结构疲劳裂纹扩展预报方法.将服从Weibull分布的随机载荷系列编排为升序、降序载荷谱及随机载荷谱,预报潜艇锥柱结合壳焊缝焊趾处表面裂纹在3种载荷谱下的疲劳裂纹扩展情况,并分析随机载荷谱下载荷次序效应及初始裂纹尺寸对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,载荷次序效应对潜艇结构疲劳寿命的影响很明显,且合理的确定初始裂纹尺寸对潜艇结构的疲劳寿命预报是非常重要的.     

导弹潜艇耐压壳体填料箱结构的设计方法

本文阐述了填料箱结构的设计方法和安装维修要求；指出了我国早期仿制的某导弹潜艇耐压壳体填料箱结构设计中存在的问题。另外，文章还指出，我国自行研制的导弹潜艇耐压壳体填料箱也存在同样问题，并提出了相应的改进设计途径。     

潜艇耐压壳体周疲劳分析及贝叶斯法寿命估算

对潜艇耐压壳体的低周疲劳问题进行了分析和研究,并应用贝叶斯方法对潜艇耐压壳体疲劳热点的剩余疲劳寿命进行估算,给出了一种在仿真量不足的情况下进行统计推新的新途径,在一定程度上弥补了传统方法的缺陷。     

潜艇模块化建造中的预舾装技术

描述国内外潜艇建造中的预舾装技术的现状和应用，针对我国潜艇工业提出潜艇预牺装技术所要解决的葳问题和潜艇预舾装技术的基本原则，给出潜艇预舾装的考核指标不）预装率；（２）大合拢前舾装工作的完整率；（３）下水前舾装工作完整率，由于特殊性，详细列出了通常与船舶系统的大部分结构有接口的船体舾装部件并就可预装的潜艇舾装单元的划分作了说明。围绕；（１）潜艇预舾装中船体、推进、电力等专业综合布置时的关系；（２）潜