考虑载荷释放的结构疲劳可靠性分析

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含裂纹结构是工程中很常见的,其所含疲劳裂纹的扩展,直接影响到结构的使用寿命。对含裂纹结构进行疲劳可靠性分析,可以为此类结构的安全性评估提供参考,具有很大的现实意义。在基本理论方面,本文首先详细介绍了哈桑—林德法和蒙特卡罗法等结构可靠度计算方法,并给出了哈桑—林德法的计算实例。然后,介绍了应力强度因子和几何修正系数,以及应力强度因子的几种计算方法,最后还给出了平板中含有贯穿裂纹和平板中含有半椭圆形表面裂纹两种情况下的几何修正系数。在介绍了结构可靠性的基本理论和线弹性断裂力学的基本理论之后,本文描述了含裂纹结构在疲劳断裂过程中的载荷释放特性,讨论了船舶结构细部构件的载荷释放机理,并对载荷释放产生的原因进行了分析。载荷释放的本质就是,载荷在含裂纹元件上的重分布。它降低了裂纹尖端的应力强度因子,延滞了疲劳裂纹的扩展,从而提高了含裂纹结构的使用寿命。接着本文还建立了几个含裂纹结构断裂力学分析的载荷释放模型,并用近似的方程对载荷释放进行了校准。本文最后还给出了含裂纹结构疲劳寿命可靠性分析的安全余量方程,并通过一个算例计算出了考虑载荷释放与不考虑载荷释放时含裂纹结构的可靠度。通过分析比较得知,考虑载荷释放时的可靠度大于不考虑载荷释放时的可靠度,这说明基于断裂力学的载荷释放机理具有很大的利用价值。
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