基于断裂力学的破冰船结构疲劳损伤评估方法

在极地恶劣的低温环境及冰载荷冲击下,破冰船结构的表面裂纹呈现出不同于常规水面船舶的疲劳裂纹扩展特性。以“雪龙2”号破冰船首部结构为例,基于断裂力学方法开展破冰船结构节点处的疲劳裂纹扩展研究。首先基于焊接节点处应力强度因子的理论解,对表面裂纹扩展方法进行验证;然后通过整体-局部耦合分析方法提取典型疲劳节点处的结构子模型。基于低温下材料的Paris参数和结构裂纹扩展模拟方法进行裂纹扩展分析。还讨论了初始裂纹尺寸和低温下材料的Paris参数对结构裂纹扩展的影响。结果表明,破冰船典型结构节点处的裂纹扩展对初始裂纹尺寸和温度较为敏感。