船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报.pdf

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1、第38卷第2期2016年2月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．38．NO．2Feb．，2016船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报闫小顺1，黄小平2，周心桃1(1．中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064；2．上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240)摘要：船舶服役期间工程技术人员需要对已检测到裂纹的构件进行剩余疲劳寿命可靠性评估，以便做出维修决策。鉴于基于S—N曲线和累计损伤理论的常规疲劳寿命预报方法对于损伤难以明确定义，本文基于裂纹扩展理论对船舶疲劳热点剩余疲劳寿命可靠性预报方法进行研究。在考虑应力比和应力强

2、度因子幅门槛值的情况下，研究求解裂纹扩展预报的快速数值计算方法。通过与蒙特卡洛模拟相结合，预报可靠性指标随时间的变化曲线、一定存活率下的剩余疲劳寿命等。以油船上某疲劳热点为研究对象，进行剩余疲劳寿命可靠性预报，为工程应用提供参考。关键词：剩余疲劳强度；裂纹扩展；单一曲线模型；疲劳可靠性中图分类号：U661．4文献标识码：A文章编号：1672—7649(2016)2—0027—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2016．2．006Reliabilitypredictionofresidualfatiguelifeforcrackeddet

3、ailsofshipinserviceYANXiao．shunl，HUANGXiao．pin92，ZHOUXin—ta01(1．ChinaShipDevelopmentandDesignCenter，Wuhan430064，China；2．StateKeyLabofOceanEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Itisnecessaryforengineerstoevaluatethereliabilityofresidualfatiguelifeforshipd

4、etailswithinitialcrackduringshipservice．ItisdifficulttodefinetheexistingdamageclearlywhentheCumulativeFatigueDamage(CFD)theorybasedassessmentwasused．Themethodofreliabilitypredictionofresidualfatiguelifeforcrackedshipdetailsbasedonfatiguecrackgrowth(FCP)hasbeendiscussedinthispaper．Nume

5、ricalcalculationmethodforfatiguecrackgrowthpredictionbasedontheuniquecrackgrowthratecurvemodel，inwhichthestressratioandthresholdofstressintensityfactor(SIF)weretakenintoconsideration，wasinvestigated．BycombiningwithMonteCarloSimulation(MCS)，thereliabilityindexversustimeandthefatiguelif

6、ewithacertainprobabilityofsurvivalhavebeenderived．Finally，anexampleofreliabilitypredictionofresidualfatiguelifeforaweldedjointwithinitialcrackinatankerwasgiven．Thepresentedmethodcanprovideareferenceforengineeringpractice．Keywords：residualfatiguelife；crackgrowth；uniquecurvemodel；fatigu

7、ereliability0引言船舶在服役数年后，常常在有些结构细节处出现裂纹，这些裂纹在波浪诱导应力、货物动压力等随时间变化的交变载荷作用下扩展，工程技术人员需要根据已检测到的裂纹进行评估，从而做出维修决策。因此，在役船舶结构细节处的剩余疲劳寿命可靠性预报具有工程实用价值，国内外学者已开展了不少研究工作¨。，但大部分都是建立在S—N曲线和线性累计损伤这种传统的疲劳评估方法之上的。而这种传统的疲劳评估方法很难根据已检测到的裂纹等信息明确定义损伤，因此将其运用于剩余疲劳寿命可靠性预报值得商榷，而基于裂纹扩展理论的剩余寿命预报则定义明确¨1，较为合理。不少学者基于裂纹扩

8、展理论对结