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基于概率断裂力学的潜艇耐压结构可靠性分析

作　者: 何洋
导　师: 张治勇
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 固体力学
关键词: 锥柱结合壳概率断裂力学疲劳寿命可靠度剩余疲劳寿命
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

潜艇耐压结构作为大型锻铸、焊接部件,在制造加工过程中不可避免地存在着一些如气孔、夹杂等缺陷。国内外都有由于潜艇耐压结构内部缺陷引起潜艇耐压结构失效的例子。由于潜艇的锥柱结合壳焊趾处存在初始裂纹,加上其本身特殊的受力特点,使其成为疲劳破坏的最危险部位。本文选取适合锥柱结合壳焊趾处裂纹的应力强度因子,并考虑压应力、焊接残余应力、应力集中和应力比的影响,对应力强度因子进行修正。应用一次二阶矩法和蒙特卡洛法计算潜艇凸锥柱结合壳焊趾处的脆性断裂可靠度。通过实例计算和分析,验证了一次二阶矩法应用在计算潜艇耐压结构脆性断裂上的可行性。本文探索性提出一般概率断裂力学方法与蒙特卡洛法结合使用的方法。实例计算表明,该方法在计算潜艇耐压结构疲劳寿命可靠度和剩余寿命上是可行的。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-16
  1.1 选题背景及意义  9
  1.2 潜艇耐压结构可靠性研究现状  9-12
  1.3 概率断裂力学(PFM)介绍及研究现状  12-14
    1.3.1 概率断裂力学简介  12-13
    1.3.2 概率断裂力学的研究现状  13-14
  1.4 本文的主要工作  14-16
第2章潜艇耐压结构介绍及应力强度因子选取  16-27
  2.1 潜艇的锥柱结合壳  16-17
  2.2 应力强度因子的选取及分析  17-21
    2.2.1 应力强度因子的选取  17-20
    2.2.2 所选板宽w对应力强度因子K_(IA)的影响  20-21
  2.3 应力强度因子的修正  21-26
    2.3.1 压应力的影响  21-22
    2.3.2 焊趾处残余应力的影响  22-24
    2.3.3 焊趾处应力集中的影响  24-25
    2.3.4 应力比的影响  25-26
  2.4 本章小结  26-27
第3章潜艇耐压结构脆性断裂可靠性计算方法  27-40
  3.1 脆性断裂可靠性的基本概念  27-28
  3.2 关于潜艇参数值分布的选取  28-29
  3.3 概率断裂力学应用在脆性断裂可靠性的方法  29-34
    3.3.1 一次二阶矩法(FOSM)的近似计算  30-31
    3.3.2 蒙特卡洛法的近似计算  31-34
  3.4 潜艇凸锥柱结合壳耐压结构脆性断裂实例计算及分析  34-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章潜艇耐压结构的疲劳可靠性计算方法  40-65
  4.1 疲劳可靠性的基本概念  40-41
  4.2 蒙特卡洛法  41-48
    4.2.1 裂纹疲劳扩展过程中裂纹深以与半长b的关系  41-44
    4.2.2 对数正态分布与正态分布之间的转换  44-45
    4.2.3 蒙特卡洛法的计算方法  45-48
  4.3 一般概率断裂力学方法  48-49
  4.4 疲劳断裂可靠性实例计算及分析  49-60
    4.4.1 实例  49-50
    4.4.2 蒙特卡洛法计算实例  50-52
    4.4.3 一般概率断裂力学方法计算实例  52-55
    4.4.4 蒙特卡洛法与一般概率断裂力学法结合使用方法的提出  55-56
    4.4.5 蒙特卡洛法与一般概率断裂力学法结合方法的验证  56-60
  4.5 应用修正后的应力强度因子计算实例及分析  60-64
    4.5.1 蒙特卡洛法计算  60-62
    4.5.2 蒙特卡洛法与一般概率断裂力学法结合使用法计算  62-64
  4.6 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

基于概率断裂力学的潜艇耐压结构可靠性分析

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