【摘 要】
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裂纹损伤所引起的结构破坏是船舶与海洋工程结构失效的主要形式之一,数值模拟方法是研究该问题的重要方法。本文从宏观上关注裂纹的扩展与结构整体的力学行为,研究船体断裂数
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裂纹损伤所引起的结构破坏是船舶与海洋工程结构失效的主要形式之一,数值模拟方法是研究该问题的重要方法。本文从宏观上关注裂纹的扩展与结构整体的力学行为,研究船体断裂数值模拟中单元失效应变的确定方法,为采用数值模拟方法深入研究船舶及海洋结构物破坏失效和获得结构极限承载能力提供依据。论文的主要工作有：(1)开展系列裂纹板拉伸断裂试验。根据规范和拉伸试验装置的要求,设计裂纹板尺寸、预制裂纹初始长度以及确定加载方式等。开展不同裂纹参数的拉伸断裂试验来表征裂纹板宏观力学特性的位移载荷曲线、载荷极值和最大伸长量等数据。(2)单元失效应变的确定。采用MSC.Dytran有限元软件进行有限元数值仿真计算,分别以试验获得的载荷极值、最大伸长量和能量为依据,分析了网格尺寸对单元失效应变的影响,研究单元失效应变的确定方法,讨论了不同依据确定的失效应变计算结果与试验的误差。(3)算例验证单元失效应变选取的合理性。分别以载荷极值、最大伸长量和能量为依据的单元失效应变,分析比较计算结果与试验值间的差异,验证单元失效应变选取的合理性。(4)数值计算船体甲板板架拉伸断裂,分析其断裂特性。根据确定的单元失效应变曲线取得一定网格尺度所对应的单元失效应变,研究了不同裂纹长度、位置以及组合情况下对单向拉伸载荷作用下板架的剩余强度的影响,获得板架极限强度,观察裂纹的扩展路径、结构失效模式和变形破坏特征等。
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