船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法研究

同的環(huán)境條件下(如溫度、濕度、腐蝕等)發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)為我們提供了理解結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷(如波浪載荷、風(fēng)載荷等)下的響應(yīng)的知識(shí)。這對(duì)于船舶結(jié)構(gòu)尤為重要，因?yàn)榇霸诤较碌膿p傷演化過(guò)程，為船舶結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)估提供更為可靠的依據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)值模擬方法在船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度可以模擬船舶結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的受力情況，進(jìn)而分析結(jié)構(gòu)的疲勞性能。數(shù)值模擬方法具有成本低、周期短、可重復(fù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，為船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估提供了新的手段?；诖髷?shù)據(jù)和技術(shù)的疲勞評(píng)估方法也備受關(guān)注。通過(guò)對(duì)船舶運(yùn)行過(guò)程中的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理和分析，可以提取出與結(jié)構(gòu)疲勞性能相關(guān)的關(guān)鍵信息。結(jié)合技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等，可以對(duì)這些信息進(jìn)行深度挖掘和智能處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的快速、準(zhǔn)確評(píng)估。新型船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。未來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，這些方法將在船舶工程中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，為船舶結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性提供有力保障。我們也需要不斷探索和創(chuàng)新，以滿足不斷變化和發(fā)展隨著科技的進(jìn)步和船舶設(shè)計(jì)理念的更新，船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法也在不斷發(fā)展和優(yōu)化。當(dāng)前，雖然我們已經(jīng)掌握了一些有效的評(píng)論，如Miner線性累積損傷理論或Palmgren-Miner非線性累積損傷S-N曲線法和Palmgren-Miner方程。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值為交變應(yīng)力(也稱循環(huán)應(yīng)力)。在交變應(yīng)力的作用下，雖然零件所承一般試驗(yàn)時(shí)規(guī)定，鋼在經(jīng)受次、非鐵(有色)金屬材料經(jīng)受次變應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，所得的疲勞強(qiáng)度用σ-1表示。件失效中大約有80%以上屬于疲勞破壞，而且疲勞破壞前沒(méi)有明顯的1954年，世界上第一款商業(yè)客機(jī)deHavillandComet接連發(fā)空難奪去了68人的生命，這場(chǎng)悲劇無(wú)時(shí)無(wú)刻不在提醒著工程師創(chuàng)建自此以后，人們發(fā)現(xiàn)疲勞是許多機(jī)械零部件(例如在高強(qiáng)性循環(huán)載荷下運(yùn)行的渦輪機(jī)和其他旋轉(zhuǎn)設(shè)備)失效的罪魁禍?zhǔn)住?867年,德國(guó)的A.沃勒展示了用旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)獲得的車軸疲勞1945年，美國(guó)的M.A.邁因納提出了線性損傷積累理論。1953年，的剩余壽命的具體應(yīng)用，形成了損傷容限設(shè)計(jì)。20世紀(jì)60年代，可在常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，有無(wú)限壽命設(shè)計(jì)(將工作應(yīng)力限制在疲限的)和有限壽命設(shè)計(jì)(采用超過(guò)疲勞極限的工作應(yīng)力，以適應(yīng)一些愿以定期更換零件的辦法讓某些零件設(shè)計(jì)得壽命較短而重量較輕)。壞不發(fā)生的概率在給定值(可靠度)以上的設(shè)計(jì)，使零部件的重量減可以用應(yīng)力一壽命曲線(σ-N曲線)和應(yīng)變一壽命曲線(δ-N曲線)表示。應(yīng)力一壽命曲線和應(yīng)變一壽命曲線，統(tǒng)稱為S-N曲線。根裂紋開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間以及裂紋增長(zhǎng)到足以導(dǎo)致零部件失效的時(shí)間由下面兩個(gè)主要因素決定：零部件的材料和應(yīng)力場(chǎng)。材料疲勞測(cè)試方法可以追溯到19世紀(jì)，由AugustWöhler第一次系統(tǒng)地提出并進(jìn)行了疲勞研究。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試采用周期性載荷，例如旋轉(zhuǎn)彎曲、懸臂彎曲、軸向推拉以及扭轉(zhuǎn)循環(huán)?？茖W(xué)家和工程師將通過(guò)此類測(cè)試獲得的數(shù)據(jù)繪制到圖表上，得出每類應(yīng)力與導(dǎo)致失效的周期重復(fù)次數(shù)之間的關(guān)系，或稱S-N曲線。工程師可以從S-N曲線中得出在特定周期數(shù)下材料可以承受的應(yīng)力水平。發(fā)生在10,000個(gè)周期之內(nèi)。曲線的形狀取決于所測(cè)試材料的類型。某些材料，例如低碳鋼，在特定應(yīng)力水平(稱為耐疲勞度或疲勞極限)下的曲線比較平緩。不含鐵的材料沒(méi)有耐疲勞度極限。大體來(lái)說(shuō)，只要在設(shè)計(jì)中注意應(yīng)用應(yīng)力不超過(guò)已知的耐疲勞度極限，零部件一般不會(huì)在工作中出現(xiàn)失效。但是，耐疲勞度極限的計(jì)算不能解決可能導(dǎo)致局部應(yīng)力集中的問(wèn)題，即應(yīng)力水平看起來(lái)在正常的“安全”極限以內(nèi)，但仍可能導(dǎo)致裂紋的問(wèn)題。與通過(guò)旋轉(zhuǎn)彎曲測(cè)試確定的結(jié)果相同，疲勞載荷歷史可以提供關(guān)于平均應(yīng)力和交替應(yīng)力的信息。測(cè)試顯示，裂紋延伸的速度與載荷周期和載荷平均應(yīng)力的應(yīng)力比率有關(guān)。裂紋僅在張力載荷下才會(huì)延伸。這種方法僅基于應(yīng)力水平，只使用Wöhler方法。盡管不其結(jié)果稱為“損壞因子”,是一個(gè)失效分?jǐn)?shù)值。零部件在D=0時(shí)發(fā)生失效，因此，如果D=35,該零部件的壽命已經(jīng)消耗了35%。值。零部件在D=0時(shí)發(fā)生失效，因此，如果D=35,該零部件的壽命已經(jīng)消耗了35%。這一理論還認(rèn)為由應(yīng)力周期導(dǎo)致的損壞與損壞時(shí)，工程師使用一種稱為“雨流法計(jì)數(shù)”的技術(shù)。附錄B討論如何況交互作用的可能情形。如果要計(jì)算最壞情況的載荷環(huán)境(這是一種典型方法),系統(tǒng)可以提供大量不同的疲勞計(jì)算結(jié)果，包括壽命周期大主要交替應(yīng)力的比率的圖解(稱為雙軸性指示圖),以及雨流矩陣圖。后者是一個(gè)3D直方圖，其中的和Y軸代表交替應(yīng)力和平均應(yīng)水中工作的彈簧鋼，疲勞極限僅為空氣中的10%