船舶有限元分析中应力集中与疲劳寿命

2016-08-24  by:CAE仿真在线  来源:互联网

 船舶海损事故告诉我们,大多数海损事故都是因为船上舱口角隅处的应力集中而引起的。应力集中引起的裂纹,可蔓延到甲板甚至舷侧,严重的可以导致整艘船舶折断。应力集中通常是由于船体结构不连续而引起的。除了舱口角隅外,船体上层建筑的端部、船侧的门开孔及其它结构不连续的地方也会发生应力集中。因此如何减少应力集中问题又是船舶结构强度的另一个重要问题,需要对其进行详细的有限元分析。

 文献建立了某大开口船舶舱口角隅应力集中计算的有限元模型,分析了角隅应力集中分布情况及影响参数,并讨论了加加厚板后的应力分布。在面内载荷作用下,焊缝不对中也会诱发弯曲应力,这种应力集中会对板的极限强度和焊缝的疲劳寿命产生致命的影响。文献讨论了横向焊缝不对中肘板的应力集中系数。

 船舶在海浪中航行,船舶构件承受随机交变载荷的作用,所以船体结构的疲劳强度一直被造船工作者所关注。

 如上所述,有限元分析方法已经遍及船舶结构分析中的各个领域,因此,保证有限元分析的质量是重要的。

文献给出了有限元分析中质量控制概念的一般定义。它是指尽量减少计算结果的误差,使其低于一个事先给定的值,满足工程分析中需要的安全系数储备要求。英国国家工程实验室有限元分析标准组织(NAFEMS)和美国航空与航天协会(AIAA)都曾致力于此领域的工作,制定了一些指导有限元分析的标准。

 一般来讲,有限元分析质量控制主要包括三个方面的主要内容:基准程序测试(Benchmark tests),事前误差分析(A-priori error analysis)和事后误差分析(A-posteriori error analysis)。

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