大型船用構(gòu)件力學(xué)性能測試平臺關(guān)鍵零部件疲勞壽命分析.pdf

1、12MN船用構(gòu)件力學(xué)性能測試平臺(以下簡稱平臺)作為船舶舾裝裝備工程實(shí)驗(yàn)中心的主要設(shè)備之一,對于提升我國船舶舾裝裝備的關(guān)鍵生產(chǎn)工藝,加強(qiáng)新材料、新技術(shù)的研究和開發(fā)有著重要意義。對其進(jìn)行疲勞強(qiáng)度與壽命分析,不僅有助于掌握平臺的可靠性與使用壽命,及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),而且還可以降低制造成本,減少不必要的材料浪費(fèi),為以后類似大型產(chǎn)品的疲勞設(shè)計(jì)作為參考。
　　本文以近代力學(xué)理論、疲勞強(qiáng)度理論、有限元理論為基礎(chǔ),以有限元軟件ABAQUS和疲勞分

2、析軟件MSC.Fatigue為主要手段對該平臺進(jìn)行有限元分析與疲勞壽命估算。具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)對平臺關(guān)鍵零部件各種工況進(jìn)行靜態(tài)力學(xué)分析,將子模型法應(yīng)用到大型設(shè)備的有限元計(jì)算當(dāng)中,為下面的疲勞裂紋估算提供數(shù)值條件。
　　(2)采用局部應(yīng)力應(yīng)變法,提出了平臺疲勞裂紋萌生壽命的計(jì)算方法及步驟,并利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的方法編制了平臺的載荷譜;利用疲勞分析軟件MSC.fatigue計(jì)算出了關(guān)鍵零部件疲勞裂紋萌生壽命,并將疲勞降低系

3、數(shù)與疲勞裂紋萌生壽命進(jìn)行關(guān)聯(lián)對比,研究兩者的關(guān)系。
　　(3)采用斷裂力學(xué)相關(guān)理論對關(guān)鍵零部件疲勞裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析,并利用基于應(yīng)力的外推法計(jì)算出關(guān)鍵零部件的應(yīng)力強(qiáng)度因子;最后根據(jù)Paris公式的推導(dǎo)形式,利用Matlab工具編程,最終計(jì)算出關(guān)鍵零部件的疲勞裂紋擴(kuò)展壽命。
　　研究表明:平臺在使用過程中局部產(chǎn)生會(huì)應(yīng)力集中,有限元子模型法可以有效解決大型設(shè)備有限元分析時(shí)的困難。由于在疲勞破壞的情況下,沒有明顯的塑性變形和載荷的重