基于裂纹扩展的加筋板疲劳可靠性分析

摘要

疲劳断裂是影响船舶与海洋工程结构安全的最主要因素之一。加筋板作为船体结构的重要组成部分，若在使用时已经存在裂纹，在交变载荷的作用下，初始裂纹很可能发生裂纹扩展而导致疲劳破坏。从船体加筋板结构安全性考虑，本文基于断裂力学与可靠性理论，对含组合裂纹加筋板进行了疲劳可靠性分析。
　　在加筋板裂纹扩展仿真中，加筋板扩展的裂纹是带板裂纹与加强筋腹板裂纹的相关组合。为了精确分析出描述裂纹尖端应力场的裂纹强度因子，引入奇异元并应用APDL语言建立了不同相关系数下的三维加筋板裂纹扩展有限元模型，并利用位移外推法对其进行有限元分析，得到了加筋板裂纹尖端的几何修正系数公式。
　　利用三维势流理论对作用在加筋板上的波浪载荷进行了长期预报，得到了局部压力载荷的概率分布。基于Paris准则并通过蒙特卡洛法对加筋板的裂纹扩展尺寸进行预测统计，并利用最小二乘法拟合回归得到加筋板裂纹扩展的概率模型。
　　最终，基于疲劳评定图计算得到了临界裂纹尺寸，结合加筋板裂纹扩展概率模型，利用第二水平法对加筋板进行疲劳可靠性分析，得到了加筋板在裂纹不同相关系数下的可靠性指数及失效概率。

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第1章 绪 论

1.1研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 基于3D有限元模型的应力强度因子分析

2.1 疲劳裂纹扩展

2.2 应力强度因子分析方法

2.3 加筋板裂纹扩展三维有限元模型

2.4 加筋板应力强度因子有限元分析

2.5 本章小结

第3章 加筋板裂纹扩展概率模型

3.1 概述

3.2 加筋板疲劳载荷概率分析

3.3 加筋板裂纹扩展的蒙特卡洛法模拟

3.4 加筋板裂纹扩展模型

3.5本章小结

第4章 加筋板疲劳可靠性分析

4.1 结构可靠性分析方法

4.2 加筋板临界裂纹尺寸分析

4.3 含裂纹加筋板疲劳可靠性分析

4.4 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