博士论文（钱怡）

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1、分类号：_U661.4密级：公开UDC：53编号:B2013-702-02中国舰船研究院博士学位论文变幅载荷作用下海洋结构物疲劳寿命研究作者：钱怡指导老师：崔维成研究员学科专业：船舶与海洋结构物设计制造中国船舶科学研究中心二O—三年二月分类号：U661.4UDC：53密级：公开编号：B2013・702・02博士学位论文变幅载荷作用下海洋结构物疲劳寿命研究指导教师姓名：崔维成职称：研究员学位申请人姓名：钱怡申请学位级别：工学博士专业名称:研究方向：论文提交日期:船舶与海洋结构物设计制造海洋结构物疲劳寿命预报2013年02月培养单位：屮国船舶科

2、学研究屮心学位授予单位：中国舰船研究院ClassifiedIndex:U661.4UDC:53Confidentiality:UnclassifiedNumber:B2013-702-02Ph.D.DissertationFatigueLifeInvestigationofMarineStructuresunderVariableAmplitudeLoadsPh.D.Candidate：QianYiSupervisor：Prof.CuiWeichengMajor：DesignandManufactureofNavalArchitecture

3、andOceanStructureReaearchFields:FatigueLifePredictionofOceanStructureDateofSubmission:February2013TrainingOrganization:ChinaShipScientificResearchCenterDegreeAwardingUnit:ChinaShipResearch&DevelopmentAcadem中国船舶科学研究中心学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文所有研究工作，均在导师指导下由作者本人独立完成。引用的冇关观点、方法、数据和

4、文献已在论文屮注明，并与参考文献对应。除论文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经公开发表的研究成果。对本文研究作出任何贡献的个人和集休，均已在论文屮以明确方式注明并表示感谢。学位论文作者签名：F1期：年月F1中国船舶科学研究中心学位论文版权使用授权声明中国船舶科学研究中心有权保存本人呈交的学位论文复印件及电子版，有权向国家有关部门或机构送交论文复卬件及电了版，允许论文被杳阅和借阅。本人授权中国船舶科学研究中心可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影卬、缩印或扫描手段保存或汇编本论文。木学位论文屈

5、于：公开Q保密匚在年解密后适用本授权书。（请在以上方框内打）学位论文作者签名：导师签名：日期:日期:摘要海洋结构物通常在波浪载荷下工作，除了环境引起的锈蚀外，疲劳是它们破坏的主要方式。为了保证结构物能够安全、正常工作，变幅载荷下的裂纹扩展分析和疲劳寿命评估，越来越受到广泛的关注，有关疲劳寿命预测和评估的研究成果也不断涌现。恒幅载荷的疲劳损伤评估技术已基本成熟，但市于疲劳破坏涉及的因素较多，变幅载荷、尤英是随机载荷下的疲劳寿命评估仍然冇待进一步完善。为此，本文通过探究裂纹扩展的根本原因，提出了一个疲劳寿命评估的新方法——双重叠加法，并针对海洋

6、结构物，给出了一套曲载荷时间历程生成至疲劳寿命评估的分析计算方法。论文的具体工作主要包括以下儿个方面：1）对当而疲劳寿命评估的方法进行了系统的归类和总结，通过分析不同形式变幅载荷下裂纹扩展的实验结果，采用Smith-Watson-Topper关系和变幅载荷下的应力・应变迟滞冋线理论，解释了裂纹扩展的实验现象，强调裂纹扩展的内在原因在于裂纹尖端附近的应力、应变场，内应力对裂纹扩展的影响至关重要；分析指出驱动疲劳裂纹扩展至少需要两个独立的载荷参数，而最大应力6吨、应变幅△£两个参数作为驱动力参数更直接。2）提出了一个基于裂纹尖端应力、应变场和累

7、积损伤理论的疲劳寿命评估方法——双重叠加法。该方法的核心思想在于裂纹附近材料的应力场由内、外应力叠加，同吋裂纹尖端附近材料的损伤出每个循环载荷引起的损伤叠加。当总损伤为1时，材料破坏。3）提出了对应于双重叠加法的等效应力强度因子的概念及相应的表达式。该表达式包含材料的断裂韧性、门槛应力强度凶子幅度、载荷幅及最人载荷值，不仅能够描述裂纹的启动、裂纹扩展，裂纹的不稳定扩展也得到较好的体现。另外，载荷幅及最大载荷值的加入很好的反映了载荷大小、次序对裂纹扩展的影响。4）将裂尖前端划分为应力奇异、塑性、弹塑性和弹性四个区域，根据各区域的特点确定应力、

8、应变关系，解决了无法获取弹塑性应力■应变解析解的难题，同时避免了裂纹尖端处应力奇异的问题；通过应力循环叠加，考虑了残余应力的影响。5）给出了裂纹前端分析区的微小单元尺寸庆/的取值