失效评定图在船体结构安全性评定中的应用

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对于船舶和海洋平台结构的断裂和塑性失效的理论研究前辈们已经做了大量的工作,我们需要在吸收前人科研成果的基础上,将其合理的运用到现实的生产设计中去,使其发挥应有的作用。对于脆性材料,我们一般基于线弹性断裂理论,对结构失效与否进行判定,而对于工程中大量使用的低、中强度钢等塑性较好的材料,线弹性断裂力学不在适用,裂纹尖端将产生明显的塑性区,这时就需要基于弹塑性断裂力学理论来评定结构失效与否。而且对于含裂纹的一些结构在承受载荷的作用下,出现了全塑性屈服,即塑性失效,这也是很有可能的。所以我们需要一个对于含裂纹结构的合理,并且简单的安全评定方法。失效评定图(FAD)曾被称为双判据方法,因为失效评定图的纵坐标表征了结构的断裂性能,而横坐标则表征了结构的塑性性能。失效评定图将结构的这两种失效形式很好的结合了起来,是一个在国外被工程界广发认可并采用的对含缺陷结构的安全性评定方法,但是目前主要应用于石油管线和压力容器方面。本文将虚拟裂纹闭合法(VCCT)和有效净截面应力的数值计算方法应用到了失效评定图(FAD)技术中,实现了失效评定图技术的有限元数值计算。针对一些典型的含裂纹船体结构,采用失效评定图技术评定其安全性,发现效果良好,解析解和数值解能够很好的吻合。期望将失效评定图(FAD)技术应用到含有裂纹的船体结构的安全性评定中去,并为国内相关规范、标准的制定做出一点贡献。
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