斷裂力學疲勞評估研究最新動向

CCS技術研究開發中心 王思源 田 雨

疲勞和斷裂工程研究已經超過150年，但仍在不斷發展，并且吸引當代研究人員的關注。最近，計算力學的發展以及計算能力的迅速增強，使得海洋和船舶工業可以進行更加先進、更詳細的疲勞斷裂分析。因此，目前有許多商業工具可以并且實現大型結構完整的結構完整性分析。然而，盡管新商業軟件的迅速發展，可以讓工程人員在日常工作中設計更加安全、輕便和更可靠的結構，但是致力于現有疲勞設計方法的進一步改進和發展新方法仍是十分重要的。

目前國際船舶研究領域公認的事實是，傳統的基于累積疲勞損傷（CFD）理論的S-N 曲線疲勞壽命預報方法由于忽略了載荷次序效應、結構初始缺陷尺寸等諸多疲勞分析中所需考慮的關鍵因素，得到的結果往往難以令人滿意，同時預報結果不能明確進行檢驗。同時S-N 曲線適用于屈服強度小于400MPa 的限制是否可以放寬還沒有明確的說法且對于帶缺陷結構的疲勞評定不適用。而基于疲勞裂紋擴展（FCP）理論的斷裂力學疲勞壽命預報方法能夠克服CFD 理論中存在的缺陷，是海洋結構物疲勞強度校核問題研究的發展趨勢。

疲勞裂紋擴展評估一直是疲勞研究領域的熱點問題。近年，實用設計裂紋開裂模型的重要性引起了研究人員的興趣。對于高質量焊縫或處理焊縫，類似裂紋的焊接缺陷不存在，因此，開裂過程是全疲勞壽命中的重要部分。另外，為了能夠更好的裂紋增長分析，需要進一步調查短裂紋的增長。……