随机载荷作用下平台结构疲劳寿命预测

海洋等工程结构物在服役过程中的受载历程是一个随机过程。研究裂纹在谱载荷作用下的扩展规律对可靠预报平台等结构物的疲劳寿命具有十分重要的意义。提出了一个由应力比和裂纹尖端约束及塑性区尺寸为主要参数计算裂纹张开比,来考查载荷相互作用下疲劳裂纹扩展寿命的计算模型。用该模型对几种谱载荷作用下疲劳实验结果进行了预测,将预测结果与不考虑裂纹闭合的线性损伤模型及疲劳计算程序FASTRAN的预测结果进行了比较,表明本模型能较好地预测谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展。     

宽带波浪载荷下海洋结构物内应力范围及疲劳损伤分析

研究短期海况中海洋结构物在宽带波浪载荷作用下交变应力过程中的应力范围的概率分布及结构疲劳损伤问题.首先从应力的功率谱密度出发,利用小波变换作为工具,对应力过程进行模拟.然后用雨流计数法识别出应力过程中对结构造成疲劳损伤的应力范围,并用Weibull分布对应力范围的分布进行了拟合;最后给出了应力范围服从Weibull分布时结构疲劳损伤的计算方法.     

潜艇疲劳载荷的概率模型

探讨了建立潜艇疲劳载荷概率模型的方法，引入了正态分布和两参数威布尔分布两种概率模型。两参数威布尔分布较适合于用来描述潜艇下潜深度分布的概率特征。可根据潜艇的设计参数、任务及航行区域等因素来选取最可能的分布形式获得潜深分布密度函数。潜艇疲劳热点部位的应力(应变)幅值分布，可由应力(应变)和潜深的关系通过相应的变换得到。     

浮式风机极限载荷与疲劳载荷对比分析

根据IEC61400-3设定工况,采用NREL开发的5 MW风机基础模型,应用FAST,以Aero-Hydro-Servo-Elastic耦合仿真技术对风机进行研究。对时域仿真得到的短期载荷,应用分块极大值法联合Gumbel分布外推计算风机极限载荷;以雨流计数法、线性累积损伤理论和S-N曲线为理论基础应用MLife软件,计算风机疲劳载荷。对比分析不同工况下浮式风机、近海单桩风机和陆上风机的极限载荷与疲劳载荷,进而探讨影响浮式风机动态响应的因素。结果表明,对于陆上风机和近海单桩风机,风是其主要载荷来源;而波浪是浮式风机主要载荷来源。对风机进行设计要根据特定海域统计的海洋气候条件,避免风机及其支撑结构的固有频率与波浪频率近似而产生共振;风机制造装配在一定误差范围内,质量不平衡对风机载荷几乎没有影响。     

波浪载荷及气动力引起的半潜浮式风机疲劳损伤分析

研究浅水半潜式大功率浮式风力机波浪载荷和气动力引起的基础结构疲劳损伤,揭示基础结构的疲劳损伤机理。采用谱疲劳损伤计算分析方法,以10 MW风力机为例,计算波浪载荷引起的热点应力及多种海况引起的疲劳损伤。采用叶素动量理论并基于所在海域的风速分布,计算叶轮转动引起的气动力及其引起的疲劳损伤。计算结果表明,对于半潜式三立柱浮式风力机,波浪载荷引起的基础结构应力远大于气动力引起的基础结构应力,基础结构损伤主要是由波浪载荷引起,气动力引起的浮式基础结构的损伤为10^-3量级,而波浪载荷引起的损伤为10^-1量级。     

三阶Stokes型随机波浪载荷谱研究

应用非线性谱分析理论，对三阶Stokes型随机波浪载荷谱进行了分析，将波面方程及海水质点的水平速度用一阶波面的非线性组表示，导出了随机波浪谱的表达式。为了便于求解随机波浪的载荷谱，将阻力项展开为幂级数式，并应用非线性谱分析理论，确定了幂级数的系数，进而将波浪载荷表示为一阶波面及其导数的非线性组合，最后得出波浪载荷谱密度的表达式，并应用数值分析方法，得出单位桩柱波浪力及总波浪力谱密度。     

循环载荷作用下损伤船体梁极限强度研究

为了研究循环载荷作用下扶强材初始损伤对其极限强度的影响,进行了14组扶强材的循环加载试验和分析。构造了考虑材料累积损伤完整、断筋和大变形的扶强材单元极限承载力计算公式,提出了相应循环载荷作用下损伤扶强材单元的端缩曲线表达式和船体梁极限强度计算的简化逐步破坏法。编制了循环载荷作用下船体梁损伤极限强度计算程序,进行了船体梁极限强度计算,并与有限元结果进行对比。研究结果表明：改进的损伤扶强材模型可较为准确地描述扶强材材料损伤的完整、断筋和大变形的极限承载力退化情况,扶强材腹板断裂的损伤相较初始大变形及材料累积损伤形式承载力下降程度更明显;所提出的循环载荷作用下损伤船体梁极限强度计算的简化逐步迭代方法,能定量地计算扶强材在不同类型损伤下的极限承载力退化程度,具有较高精度,方便易行,可应用于工程设计。     

冰区海上风机支撑结构疲劳评估方法研究

采用谱分析的方法,对冰区作业的海上风机支撑结构进行疲劳损伤评估。基于风冰散布图,将海上风机所受的风载荷和连续挤压冰载荷作为系统输入,热点应力作为输出,运用随机振动理论与主应力线性化方法,对冰区海上风机支撑结构进行疲劳评估。以某2 MV海上风机支撑结构为计算实例,验证频域疲劳评估方法的准确性。频域方法与时域方法计算结果吻合较好,证明了频域方法的快速有效,可用于快速评估风机支撑结构的疲劳损伤。     

120kW水平轴潮流能发电机组载荷计算

对海流能发电机组的发展状况进行了简单的介绍,以120 kW机组为例,对水平轴海流能发电机组的载荷计算方法进行了介绍。在对拟试验海域的流速数据进行了分析处理的基础上,通过Bladed软件建立了机组的仿真模型,并对机组可能遇到的设计载荷工况进行了定义并完成了各工况下的载荷计算。对载荷计算结果进行后处理,得到机组的极限载荷和疲劳载荷,用于机组关键零部件的设计、计算和选型。所提到的载荷计算方法有一定的普遍意义,但载荷工况的设计、计算结果的处理尚需要根据长期的机组运行监测数据进行修正和改进。     

海洋平台结构系统的疲劳可靠性研究

本文综合运用概率统计学理论、结构的疲劳损伤机理和失效树理论,提出了可通用于各类海洋平台结构系统疲劳可靠性评价的误差截断分析法,通过海洋平台实例验证了方法的通用性和可靠性。     

随机集值映射的一个不动点定理

随机不动点定理在随机泛函分析中起重要作用。最近,随机集值映射的不动点定理得到了广泛地研究。本文研究具有随机定义域的随机集值映射的一个新的不动点定理,这一定理推广了S.Reich等人的重要结果。     

Effect of Band Width on Fatigue Life under Random Stress Response

A fatigue life estimation method for offshore structures under random stress response is studied in this paper. The method of broad band cumulative frequency number is used to determine the effect of band width of stress frequency spectra on fatigue. A formula of correction factor for fatigue under broad band stress spectra is suggested and compared with that given by P. H. Wirsching.     

一个新的非恒定型不规则波缓坡方程

缓坡方程由Ｂｅｒｋｈｏｆ所推导并在规则波折射绕射问题的研究上有着广泛的应用。然而对于不规则波折射绕射问题研究，缓坡方程还处于发展研究阶段，本文采用Ｐａｄｅ近似并仿Ｋｕｂｏ方法对缓坡波动方程进行了推导，得到了一个含有时间高阶导数项的不规则波缓坡方程，随即采用ＷＫＢ方法对这个不规则波的缓坡方程进行了简化，推导出一个较为实用的含有一阶时间导数的不规则波缓坡的波动方程。通过数值手段对所推导的不规则波缓坡方程进行了数值模拟，其结果与物模实验较为一致     

Ice Induced Low Temperature Fatigue Crack Propagation in Offshore Structural Steel A131

To investigate the low temperature fatigue crack propagation behavior of offshore structuralsteel A131 under random ice loading,three ice failure modes that are commonly present in the Bohai Gulfare simulated according to the vibration stress responses induced by real ice loading.The test data are pro-cessed by a universal software FCPUSL developed on the basis of the theory of fatigue crack propagationand statistics.The fundamental parameter controlling the fatigue crack propagation induced by randomice loading is determined to be the amplitude root mean square stress intensity factor K_(arm).The test resultsare presented on the crack propagation diagram where the crack growth rate da/dN is described as thefunction of K_(arm).It is evident that the ice failure modes have great influence on the fatigue crack propaga-tion behavior of the steel in ice-induced vibration.However,some of the experimental phenomena and testresults are hard to be physically explained at present.The work in this paper is an init