中国船级社(CCS)发布《基于断裂力学理论的疲劳强度评估指南》(2023)

近日,中国船级社(CCS)发布了《基于断裂力学理论的疲劳强度评估指南》(2023)(简称《指南》)。CCS指出,《指南》旨在对基于断裂力学理论的疲劳分析方法做出建议和规定。《指南》适用于典型节点的疲劳强度评估,载荷计算分别采用等效设计波法或谱分析法,可用于解决超厚板结构疲劳强度评估以及液化气体船B型独立液舱裂纹扩展评估和泄漏分析等问题。《指南》基于船体结构的理论分析、验证试验和实船验证研究成果完成。基于断裂力学理论的疲劳强度评估方法作为S-N曲线法的疲劳强度计算的辅助和支持手段,设计中当节点型式无法与标准S-N曲线匹配时,或现有规范、规则明确要求采用断裂力学方法进行疲劳评估时,可基于《指南》对该节点进行疲劳强度分析。《指南》于2024年1月1日起生效。

波、流联合作用下张力腿平台系索系统疲劳可靠性分析方法研究

论述了对波流作用下张力腿平台系索进行疲劳可靠性分析的两种方法。考虑波流的联合作用,对张力腿平台进行涡激振动动力响应分析得到应力谱。采用Palmgren-Miner线性累积损伤(S-N曲线)方法和断裂力学方法分别建立失效模式的极限状态函数,进行可靠性分析。假设环境荷载的长期分布是由k个短期海况组成,且每一个海况的短期分布服从Rayleigh分布。对应力范围进行雨流修正使其服从Rayleigh分布。通过实例计算对两种方法进行了比较,可靠性分析计算采用一次二阶矩(FORM)方法和Monte Carlo方法。

钢结构疲劳可靠度设计方法的研究进展

高周循环荷载作用下钢结构疲劳可靠度设计方法是过去三十多年研究的热点和难点问题。首先总结钢结构疲劳失效极限状态方程的6个失效准则,回顾国内外钢结构规范疲劳可靠度设计方法;其次,介绍基于S-N曲线的构造分类法和断裂力学方法的钢结构疲劳可靠度评估的两个方法,简述按这两种方法建立钢结构疲劳失效极限状态方程的基本原理,其中重点论述几个典型的涉及非线性、动态特性的疲劳失效极限状态方程;最后对钢结构疲劳可靠度设计方法需要进一步研究的问题进行探讨。

正交异性钢桥面疲劳分析方法研究综述

正交异性钢桥面构造细节复杂且构件间大量采用焊缝连接,在反复交变车辆载荷的作用下存在突出的疲劳开裂风险,而疲劳试验通常被认为是研究正交异性钢桥面疲劳性能的最直观有效手段。但疲劳试验周期长、成本高,直接应用于工程实践的局限性较大。为此,大量研究者基于数值模拟提出了名义应力法、结构热点应力法、局部应力法和断裂力学法等疲劳性能评价方法。这几种评价方法的原理和应用场景各不相同,并各有优缺点及其适用条件。

耐久性分析相对小裂纹扩展速率公式的参数确定方法

结构细节相对小裂纹扩展速率公式是采用概率断裂力学方法进行结构耐久性分析的关键。针对目前需进行多个应力水平下的成组疲劳试验以确定相对小裂纹扩展速率公式适用范围和参数的问题,首先,通过将应力强度因子修正系数展开为多项式,基于材料稳定裂纹扩展段的裂纹扩展速率公式得到了耐久性分析的相对小裂纹扩展速率公式。然后,以受远场均匀拉伸载荷作用的中心圆孔板为对象,分别基于应力强度因子近似解和FRANC3D软件进行裂纹扩展分析,得到相对小裂纹尺寸范围及对应裂纹扩展参数的确定方法。最后,进行了3种试件在等幅交变应力下的耐久性试验,验证了该方法的正确性。

我国代表团出席2014亚太地区断裂与强度-国际结构完整性与失效会议

＂2014亚太地区断裂与强度-国际结构完整性与失效会议（APCFS/SIF-2014）＂于2014年12月9~12日在澳大利亚悉尼大学达林顿校区召开,这是此系列会议的第13次会议,来自中、日、韩、澳及其他国家与地区的代表近180人参加了会议,会议共收到论文157篇,大会交流论文130篇,其中117篇收入会议论文集。APCFS系列会议是由中国机械工程学会与韩国机械工程师学会及日本机械工程师学会联合发起和组织的,旨在促进中、日、韩三方以及国际上相关的科学家、工程师之间的学术交流，特别是加强3个国家在材料与力学领域的研究与合作。

桅杆结构风振疲劳分析

采用了两种方法对桅杆结构进行疲劳分析 :时域法和频域法 ;通过算例运用断裂力学方法估算疲劳寿命。经过计算与分析 ,得出了一些有益的结论 ,希望能为进一步的研究提供参考。

环氧树脂和玻璃粘合的研究

以断裂力学方法研究了环氧树脂与玻璃的粘合及添加偶联剂的影响.测定了该粘合在80℃水中不同浸泡时间、不同偶联剂、不同偶联剂浓度和不同pH值的断裂能.利用Andrews普适断裂力学理论求得了破坏单位截面积界面上原子键合的界面能θ_(o)及水对θ_(o)的影响符合一级反应规律.比较了θ_(o)值与界面范得华相互作用能.推算出环氧树脂-玻璃粘合中至少有部分是主价键合.

板厚对焊接接头在空气中和海水中疲劳性能的影响

本文讨论了国产海上平台用钢E36—Z35的十字型板状焊接接头在空气中和海水中的弯曲疲劳试验,试件厚度分别为16mm、32mm和40mm。试验结果表明:板厚的增加使焊接接头在空气和海水中的疲劳强度均明显降低,并建议在空气中的疲劳强度修正式公式为△S=△S_0(t_0/t)^(1/3)和疲劳寿命厚度修正公式为N=N_0(t_0/t)^(4/3),在海水中的厚度修正公式为△S=△S_0(t_0/t)^(1/4)和N=N_0(t_0/t),相比之下,厚度对海水腐蚀疲劳强度的影响比在空气中稍小一些;对于板厚为16mm和40mm的焊接接头试件在海水中的疲劳寿命和空气中的寿命相应为36％和57％,可见随着板厚的增加,海水腐蚀疲劳寿命比空气中寿命的缩短要少一些。本文还从断裂力学方法出发,讨论了板厚影响焊接接头疲劳寿命的原因。

基于检测结果的海洋工程结构TLP系索系统疲劳可靠性分析

主要论述基于检测结果的海洋工程结构张力腿平台(TLP)系索系统的疲劳可靠性更新.波浪载荷的长期分布假设由k个短期海况组成,每一海况的短期分布服从Rayleigh分布.根据波浪的统计资料,对TLP进行动力响应分析,得到系索的应力谱.疲劳寿命的计算采用断裂力学方法,建立疲劳裂纹扩展模型和失效模式的极限状态方程.在TLP系索中,由于大量接点存在,检测所有接点是不可行的,但通过检测部分接点的检测结果(即考虑到检测到裂纹和没检测到裂纹等情况),能对系索的疲劳可靠性做出新的判断.最后通过算例,说明该方法的有效性.该研究为TLP系索进行科学、合理的检测和维修提供依据.

某型飞机机翼根部模拟件的耐久性分析

现代飞机的设计要求是高可靠性、长寿命和低维修成本,这使得飞机结构的耐久性设计成为飞机研制过程中的重要环节。该文立足于工程实际,通过材料为国产铝合金7050-T7451的某型飞机关键部位模拟件在飞-续-飞随机谱下多种应力水平的耐久性试验,为评定疲劳关键件的耐久性设计提供试验基础,并根据试验结果,评估连接型式,钉传比对结构细节原始疲劳质量的影响。

安世亚太三维表面裂纹形状变化规律研究

目前,关于疲劳寿命的估算方法基本上是两种,即基于试验的S-N曲线法和基于疲劳裂纹扩展的断裂力学方法。多数国家采用S-N曲线法,但挪威船级社等已把断裂力学方法和S-N曲线法都列入规范作为疲劳寿命估算的分析方法。S-N曲线法具有广泛的可用性,而断裂力学方法是一个更合适的方法。

基于MonteCarlo法的随机耐久性分析

本文给出了Weibull相容分布的抽样方法，以获取结构细节当量初始缺陷尺寸的样本值；并推导了基于MonteCarlo法的耐久性指标计算公式，以此进行随机耐久性分析。通过算例分析表明借助MonteCarlo法的耐久性分析结果可靠，并且在一定精度范围内其计算效率高于数值积分方法。