船舶有限元分析中應(yīng)力集中與疲勞壽命

2016-08-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

船舶海損事故告訴我們,大多數(shù)海損事故都是因為船上艙口角隅處的應(yīng)力集中而引起的。應(yīng)力集中引起的裂紋,可蔓延到甲板甚至舷側(cè),嚴(yán)重的可以導(dǎo)致整艘船舶折斷。應(yīng)力集中通常是由于船體結(jié)構(gòu)不連續(xù)而引起的。除了艙口角隅外,船體上層建筑的端部、船側(cè)的門開孔及其它結(jié)構(gòu)不連續(xù)的地方也會發(fā)生應(yīng)力集中。因此如何減少應(yīng)力集中問題又是船舶結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的另一個重要問題,需要對其進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。

文獻(xiàn)建立了某大開口船舶艙口角隅應(yīng)力集中計算的有限元模型,分析了角隅應(yīng)力集中分布情況及影響參數(shù),并討論了加加厚板后的應(yīng)力分布。在面內(nèi)載荷作用下,焊縫不對中也會誘發(fā)彎曲應(yīng)力,這種應(yīng)力集中會對板的極限強(qiáng)度和焊縫的疲勞壽命產(chǎn)生致命的影響。文獻(xiàn)討論了橫向焊縫不對中肘板的應(yīng)力集中系數(shù)。

船舶在海浪中航行,船舶構(gòu)件承受隨機(jī)交變載荷的作用,所以船體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度一直被造船工作者所關(guān)注。

如上所述,有限元分析方法已經(jīng)遍及船舶結(jié)構(gòu)分析中的各個領(lǐng)域,因此,保證有限元分析的質(zhì)量是重要的。

文獻(xiàn)給出了有限元分析中質(zhì)量控制概念的一般定義。它是指盡量減少計算結(jié)果的誤差,使其低于一個事先給定的值,滿足工程分析中需要的安全系數(shù)儲備要求。英國國家工程實驗室有限元分析標(biāo)準(zhǔn)組織(NAFEMS)和美國航空與航天協(xié)會(AIAA)都曾致力于此領(lǐng)域的工作,制定了一些指導(dǎo)有限元分析的標(biāo)準(zhǔn)。

一般來講,有限元分析質(zhì)量控制主要包括三個方面的主要內(nèi)容:基準(zhǔn)程序測試(Benchmark tests),事前誤差分析(A-priori error analysis)和事后誤差分析(A-posteriori error analysis)。

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