第1页共8页船舶结构疲劳强度问题探究[摘要]船舶结构疲劳强度问题的研究是目前比较热门的研究课题，本研究对船舶结构疲劳产生的原因和评价方法进行了介绍，并重点对S-N曲线疲劳分析和作用力幅值选择进行了介绍。[关键词]船舶结构；疲劳强度；S-N曲线；：U66文献标识码：A：1009-914X（2017）06-0096-01实船航行中的大量实践表明，如果船舶结构疲劳强度不足，将会导致船舶结构发生破坏的概率大大增加。因此，在船舶结构的失效模式中，疲劳破坏是其中主要的一种模式，尤其是典型节点部位的疲劳强度测试是重中之重。近些年来，船业制造广泛使用高强度钢，这就使得疲劳问题更为突出，越来越受到国内外研究人员的重视。1.船舶结构疲劳介绍第2页共8页1.1产生原因微裂缝的产生以及扩展的出现是结构疲劳产生的主要原因，微裂纹的存在是因为组成船体的构件都会存在一定的缺陷，这是不可避免的，比如构件有夹层、凹坑和气泡等问题，而这些构件又承受着载荷引起的各种交变应力，一旦交变应力达到一定程度，存在缺陷的构件将会产生微裂纹[1]。应力集中在微裂纹的尖端处，当应力反复作用在微裂纹处，将会加重裂纹的程度，一旦裂纹达到一定的限度，构件的脆性断裂就不可避免的会发生。1.2疲劳强度的评价关于船舶结构疲劳强度的评估方法，目前世界上主要的船级社给出的有简化算法和直接计算法两种。在简化算法中，采用简化的公式计算疲劳载荷以及应力范围。另外应力还可以用有限元直接计算，在直接算法中，疲劳载荷是通过波浪载荷计算程序获得的，然后借助有限元分析得到疲劳应力范围和疲劳应力响应[2]。两种方法相比，在反应结构的细节方面，简化算法更为详细，所以在对非常第3页共8页规船舶进行疲劳强度分析时比较适合，也普遍被各国船级社采用。对于直接计算法，一般有两种方法，谱分析法以及设计波法。谱分析法普遍借助线性理论，工作量比较大，极大的限制了基于谱分析的计算法的使用。在疲劳强度分析中，相对而言，设计波法的工作量比较少，而且能得到比较合理的结果，同时对于非线性疲劳载荷影响疲劳损伤的问题也能充分考虑到。但是，目前国内设计波法的理论发展还不完善，需要继续研究完善。2.船舶结构疲劳强度问题探究2.1运算原理运算船舶构造在波浪中回应的短期散布，是测定船身构造疲劳强度的切入点。构件发生疲劳损坏不是一个短期过程，而是一个长期积攒的过程，在运算船身回应的短期散布时，在高频动载出现概率不大的情况下，线性迭加的原理就能应用于此。目前来说，利用比较广泛的方法是借助谱分析法，合成在波浪中的船身构造的作用力回应，然后借助S-N曲线，对船身构造的疲乏时期进行估算，还第4页共8页可以借助线性累计损坏理论对设计期限内的疲劳损坏程度进行估算。具体来说，谱剖析法可以分为短期预报、切片理论运算和长期疲劳强度剖析三个过程。具体来说：第一个步骤中的短期预报即为运算船身构造作用力的回应谱。这个步骤采用有限元法对局部载重作用下，船身构造的回应进行运算，完成了构造的局部作用力回应运算，就能将构造在船身局部作用力的疲乏损坏率运算出来；第二个步骤是借助切片理论将船身所受的波浪载重运算出来，切片理论基于平面流假设，是将船身的任意横剖面当作无限长柱状体，在对船身周围的流场进行求解时，用剖面内的二元流动取代船身周围的三元流动，将得到的二元流动剖面作出二维流体动力，进行升沉、横荡运动分析，沿船长积分，三维流体动力就能被运算出，这样，船身的波浪载重就能计算得到；第三个步骤是计算长期疲劳强度，本步骤的计算是通过短时间内的疲劳损坏计算得到的，需要考虑海洋情况、航向、速度以及载重等对短期疲劳强度的影响，然后将在第5页共8页设计期限内的船身构造短期疲劳损坏加权得到累积损坏率。2.2船舶结构疲劳强度评估评估船舶结构疲劳强度时，需要将长期内的结构应力范围考虑在内，这样，结构应力的累计疲劳损伤的计算就变的容易了。但是由于海洋环境非常复杂，这样在对船舶结构应力长期估算方面就存在一定的难度。所以，在进行实际分析时，需要一些简单的疲劳强度估算的计算方法，这样的方法主要采用的思想有：将应力范围的长期分布假...