基于CCS规范的船体疲劳强度评估分析

摘要

疲劳破坏作为船舶结构失效的主要形式之一，已成为业界广泛重视和研究的热点。抗疲劳设计将成为船舶结构设计的一项重要内容，但这势必需要一套完善的疲劳评估方法和丰富的实船评估数据积累。中国船级社(CCS)一直致力于提高和完善自身的疲劳评估和设计水平。经过多年的实践和研究，2007年CCS在新修订的疲劳指南规范中补充和修改了多方面的内容，这将有助于国内船舶结构疲劳评估的进一步发展。
　　 本文基于CCS的疲劳评估规范，力求在实船疲劳校核的实践中发现和解决规范存在的问题，探索有助于更简便，更准确校核船舶结构疲劳强度的方法，为规范的不断完善提供修改建议，同时尽可能详细地对全船进行评估计算，为相关的比较研究的参考。
　　 首先，本文阐述了船舶疲劳评估的基本原理和方法，对S-N曲线和应力范围长期Weibull分布等重要理论进行深入的分析。
　　 其次，介绍CCS疲劳评估的方法，对规范中新增的热点应力法的插值问题进行了分析，指出其存在插值失效的可能，经过对比分析建议使用二次抛物线法作为替代。
　　 然后，使用名义应力法和热点应力法对一艘散货船的多个纵骨和典型复杂结构节点进行了疲劳强度校核，比较了简化算法与有限元直接计算的差别，对比分析槽形舱壁底凳不对称结构形式对舱壁货物压力施加和评估对象选取的影响。
　　 最后，经过分析，指出规范中存在的个别编辑上的错误或不当之处，这些错误和不当之处可能给规范使用者带来困惑。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1论文的目的和意义

1.2船舶结构疲劳研究综述

1.3论文的主要内容

第2章疲劳评估的原理和方法

2.1概述

2.2 S-N曲线法

2.2.1疲劳累积损伤模型

2.2.2 S-N曲线

2.3船舶疲劳评估的累积损伤度计算

2.3.1 Weibull分布

2.3.2应力范围长期分布为Weibull分布的的累计损伤计算

2.4船舶结构疲劳评估的基本方法

2.4.1简化计算方法

2.4.2直接计算方法

2.5本章小结

第3章CCS的疲劳评估方法

3.1疲劳载荷计算

3.1.1船体梁载荷

3.1.2海水动压力

3.1.3货物载荷

3.2名义应力范围计算

3.2.1名义应力范围分量计算

3.2.2应力范围的合成

3.2.3名义应力范围计算

3.3热点应力范围计算

3.3.1结构建模的一般原则

3.3.2边界条件

3.3.3疲劳载荷

3.3.4热点应力插值

3.4疲劳强度衡量准则

3.4.1许用应力范围衡准

3.4.2疲劳累积损伤度衡准

3.5规范中的个别问题探讨

3.5.1板架计算方法的局限

3.5.2热点应力插值问题

3.6本章小结

第4章典型结构节点疲劳评估

4.1纵向骨材的名义应力疲劳评估

4.1.1有限元直接计算

4.1.2经验公式简化计算

4.1.3两种方法的计算结果对比分析

4.2复杂结构节点热点应力疲劳评估

4.2.1评估对象的选取

4.2.2计算模型

4.2.3结果与分析

4.3本章小结

第5章规范中存在的编辑问题

5.1疲劳载荷所对应的超越概率水平

5.2海水动压力范围分布图

第6章结论与展望

6.1结论

6.2进一步工作展望

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文