基于裂纹扩展的加筋板疲劳可靠性分析

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疲劳断裂是影响船舶与海洋工程结构安全的最主要因素之一。加筋板作为船体结构的重要组成部分,若在使用时已经存在裂纹,在交变载荷的作用下,初始裂纹很可能发生裂纹扩展而导致疲劳破坏。从船体加筋板结构安全性考虑,本文基于断裂力学与可靠性理论,对含组合裂纹加筋板进行了疲劳可靠性分析。  在加筋板裂纹扩展仿真中,加筋板扩展的裂纹是带板裂纹与加强筋腹板裂纹的相关组合。为了精确分析出描述裂纹尖端应力场的裂纹强度因子,引入奇异元并应用APDL语言建立了不同相关系数下的三维加筋板裂纹扩展有限元模型,并利用位移外推法对其进行有限元分析,得到了加筋板裂纹尖端的几何修正系数公式。  利用三维势流理论对作用在加筋板上的波浪载荷进行了长期预报,得到了局部压力载荷的概率分布。基于Paris准则并通过蒙特卡洛法对加筋板的裂纹扩展尺寸进行预测统计,并利用最小二乘法拟合回归得到加筋板裂纹扩展的概率模型。  最终,基于疲劳评定图计算得到了临界裂纹尺寸,结合加筋板裂纹扩展概率模型,利用第二水平法对加筋板进行疲劳可靠性分析,得到了加筋板在裂纹不同相关系数下的可靠性指数及失效概率。
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