CH5-2-疲勞強(qiáng)度直接計(jì)算法-2014-03-26

5.3疲勞評估的直接計(jì)算法5.3.1概述簡化方法受船型限制，對各船型用直接計(jì)算1.疲勞評估的直接計(jì)算是相對于其簡化方法而言。特點(diǎn)：1）由波浪載荷軟件直接得到疲勞載荷;2）用結(jié)構(gòu)有限元分析得到應(yīng)力響應(yīng)和應(yīng)力范圍.2.基于譜分析的疲勞評估方法1）應(yīng)力范圍的分布采用分段連續(xù)模型。每個(gè)連續(xù)分布模型對應(yīng)于一個(gè)航行工況，即短期分布。一定裝載，一定海況（、），一定，V一定。

疲勞載荷：2）船舶在波浪中的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)及載荷響應(yīng)按線性理論得到。3）應(yīng)力響應(yīng)、應(yīng)力范圍通過結(jié)構(gòu)有限元分析計(jì)算應(yīng)力響應(yīng)。對每個(gè)短期分布，用瑞利分布，統(tǒng)計(jì)參數(shù)（方差）用譜分析法得到。4）疲勞損傷時(shí)各短期疲勞損傷的組合，各短期損傷按分段連續(xù)模型得到。應(yīng)力響應(yīng)波浪載荷應(yīng)力響應(yīng)譜和短期分布疲勞累積和損傷S-N曲線軟件有限元模型海浪譜和海況資料

3.計(jì)算過程流程圖：5.3.2計(jì)算過程要點(diǎn)各環(huán)節(jié)以前均有介紹，綜合應(yīng)用。1.譜分析法----RAO，對應(yīng)單位波幅應(yīng)力響應(yīng)----海浪譜----應(yīng)力響應(yīng)譜注意長峰波→短峰波

應(yīng)力峰值服從瑞利分布應(yīng)力范圍窄帶譜2.應(yīng)力響應(yīng)函數(shù)定義：單位波幅的應(yīng)力響應(yīng)方法一：時(shí)歷計(jì)算，每個(gè)周期取若干個(gè)計(jì)算點(diǎn),取峰值。

方法二：線性系統(tǒng)，復(fù)數(shù)振幅計(jì)算法前提：線性系統(tǒng)原理：不計(jì)阻尼，船體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程

----各運(yùn)動(dòng)分量幅值列向量，復(fù)數(shù)形式----各外力幅值列向量，復(fù)數(shù)形式----質(zhì)量矩陣----波浪（遭遇）頻率對于船體，外力即是船體濕表面水動(dòng)壓力的合力。

慣性力水動(dòng)壓力積分

代入上式：對應(yīng)兩個(gè)狀態(tài)加載進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析幅值應(yīng)力RAO

3.應(yīng)力響應(yīng)的有限元分析（符合一般原則）1）模型建立a、全船模型b、艙段模型

2）節(jié)點(diǎn)選取a、必選節(jié)點(diǎn)(規(guī)范規(guī)定)b、篩選節(jié)點(diǎn)(根據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果-----粗網(wǎng)格分析)3）熱點(diǎn)應(yīng)力網(wǎng)格細(xì)化---------網(wǎng)格尺寸t量級嵌入式應(yīng)力集中模型或獨(dú)立子結(jié)構(gòu)模型。

4）應(yīng)力分析。（平衡狀態(tài)）慣性力

5）提取應(yīng)力a、熱點(diǎn)（細(xì)化）直接取，插值(CCS規(guī)范，HCSR規(guī)范中有關(guān)插值方法的規(guī)定)b、一般情況，名義應(yīng)力應(yīng)力集中系數(shù)

4.平均應(yīng)力修正考慮平均應(yīng)力影響，采用Goodman修正。應(yīng)力范圍→等效應(yīng)力范圍平均應(yīng)力對于應(yīng)力比R=0的S-N曲線

----平均應(yīng)力，靜水載荷引起，有加載的有限元計(jì)算得到----材料抗拉極限強(qiáng)度修正物理意義：用代替S-N曲線中的S。5.疲勞累積損傷計(jì)算對某一海況i，航向j，V、D一定，航行時(shí)間（由海況i和航向j出現(xiàn)概率定海況i出現(xiàn)概率←海況分布表）航向用j出現(xiàn)概率等分原則1/12=2/12=…..，1/1230°

考慮平均應(yīng)力修正后：A-----選用S-N曲線的參數(shù)A：單位時(shí)間循環(huán)次數(shù)因與不同，還需要數(shù)值計(jì)算。

對于設(shè)計(jì)壽命期