船舶有限元分析中應力集中與疲勞壽命

2016-08-24  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

 船舶海損事故告訴我們,大多數海損事故都是因為船上艙口角隅處的應力集中而引起的。應力集中引起的裂紋,可蔓延到甲板甚至舷側,嚴重的可以導致整艘船舶折斷。應力集中通常是由于船體結構不連續而引起的。除了艙口角隅外,船體上層建筑的端部、船側的門開孔及其它結構不連續的地方也會發生應力集中。因此如何減少應力集中問題又是船舶結構強度的另一個重要問題,需要對其進行詳細的有限元分析。

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

 船舶在海浪中航行,船舶構件承受隨機交變載荷的作用,所以船體結構的疲勞強度一直被造船工作者所關注。

 如上所述,有限元分析方法已經遍及船舶結構分析中的各個領域,因此,保證有限元分析的質量是重要的。

文獻給出了有限元分析中質量控制概念的一般定義。它是指盡量減少計算結果的誤差,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儲備要求。英國國家工程實驗室有限元分析標準組織(NAFEMS)和美國航空與航天協會(AIAA)都曾致力于此領域的工作,制定了一些指導有限元分析的標準。

 一般來講,有限元分析質量控制主要包括三個方面的主要內容:基準程序測試(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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