具有复杂舱室结构的舰船疲劳强度分析方法研究

摘要

目前，国内外对船体与海洋结构物疲劳强度评估方法研究十分广泛深入，多种疲劳评估常用方法已趋于成熟。但这些方法的研究对象主要为常规船舶，对于具有复杂舱室结构的舰船，并没有一套完整的疲劳强度评估方法与之相对应，相应的设计依据也很少。相比于散货船、油船等常规船舶，复杂舱室船船体结构复杂、航行工况多样，疲劳问题尤为突出。本文以某复杂舱室船为例，探讨适用于复杂舱室船结构疲劳强度评估的方法。主要研究内容主要包括以下几个方面：
　　1)详细对比分析《水面舰艇结构设计计算方法》(GJB/Z119-99)（以下简称“GJB规范”）、CCS船级社《船体结构疲劳强度指南》2014版规范（以下简称“CCS规范”）、DNV船级社《Fatigue Assessment of Ship Structures》2010版规范（以下简称“DNV规范”）和BV船级社《Rules for the Classification of Military Ships》规范（以下简称“BV规范”）中疲劳强度评估简化方法的异同。探讨将四种规范简化计算法引入到复杂舱室船船体结构疲劳强度评估中的可行性。
　　2)复杂舱室船船体结构复杂，航行工况多样，典型节点众多，需要考虑的疲劳校核部位相应增多。针对疲劳校核部位选取的问题，本文提出基于谱分析的有限元基本网格疲劳热点筛选方法，确定目标船疲劳问题严重的节点位置，并采用谱分析法对筛选位置进行细化节点的疲劳强度评估。
　　3)采用基于设计波的直接计算法对目标船校核位置的疲劳损伤度进行计算，将结果与谱分析计算结果对比分析，探讨设计波法在复杂舱室船疲劳强度评估中的应用。
　　4)采用断裂力学法对目标船典型焊接结构疲劳寿命进行计算，从不同初始裂纹尺寸下计算结果的对比分析中，得出初始裂纹尺寸衡准，并探讨断裂力学法在复杂舱室船焊接结构疲劳评估中的应用。
　　5)将各评估方法的计算结果对比分析，综合考虑各方法的优缺点，最终提出适用于复杂舱室船疲劳强度校核的综合性方法。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 船舶疲劳强度分析方法研究综述

1.3 复杂舱室船船型特点

1.4 本文主要研究内容

第2章 复杂舱室船结构疲劳强度评估的简化方法

2.1 概述

2.2 GJB规范疲劳强度评估简化方法

2.3 CCS规范疲劳强度评估简化方法

2.4 DNV规范疲劳强度评估简化方法

2.5 BV军规疲劳强度评估方法

2.6 规范简化方法比较

2.7 规范简化方法实船算例

2.8 本章小结

第3章 复杂舱室船结构疲劳强度评估的谱分析方法

3.1 概述

3.2谱分析法的理论基础

3.3 基于谱分析法的疲劳评估部位确定方法

3.4 谱分析法实船算例

3.5 本章小结

第4章 复杂舱室船结构疲劳强度评估的设计波方法

4.1 概述

4.2 设计波法的基本原理

4.3 疲劳累计损伤度的计算

4.4 设计波法实船算例

4.5 本章小结

第5章 断裂力学法在复杂舱室船结构疲劳强度评估中的应用研究

5.1 概述

5.2 裂纹选取

5.3 应力强度因子

5.4 裂纹扩展寿命的计算

5.5 断裂力学法实船算例分析

5.6 本章小结

第6章 复杂舱室船疲劳强度评估方法研究

6.1 概述

6.2 疲劳评估计算结果对比分析

6.3 复杂舱室船疲劳强度评估的适用性方法

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢