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船舶与海洋结构物通是由大量的板与各种骨材、桁材焊接而成,其焊接处利用肘板等加强构件以满足强度要求,致使结构存在锋利的拐角。在受载情况下,这些拐角处存在应力集中现象,即具有奇异性(应力为无穷大),易萌生裂纹,并在交变载荷作用下不断扩展,直至结构断裂破坏,因此研究拐角区域的应力集中至关重要。(一)奇异强度理论背景研究,针对拐角处应力集中问题,考虑常用规范外插法中外插点的位置只与板厚有关或为固定值,而不取决于结构的尺寸,论文将提出无需有限元分析的简单方法。通过对奇异点处应力场特点的分析,并结合裂纹尖端场的应力函数,深入研究Williams、Gross&Mendelson、Lazzarin&Livieri等基于切口应力强度因子理论简化的应力函数,引入应用“奇异强度as”概念来计算“奇异应力”的方法,同时寻找应力分布与结构尺寸的关系,最终提出“奇异强度理论”新方法。(二)奇异强度理论核心研究,利用ANSYS数值模拟及MathCAD数据处理,基于切口应力强度理论,研究薄板135°拐角结构和直角结构的奇异性应力分布、应力集中、应力强度及结构的疲劳特性,分析得到与结构几何尺寸关联的“奇异强度”关系式,并基于此分别给定计算SIF的“奇异权函数法”和“奇异等效裂纹法”的研究方法及经验公式。进而应用Paris裂纹扩展法则进行结构奇异强度疲劳特性评估,同时结合S-N曲线分析拐角节点处的应力集中,得到与结构尺寸相关的“奇异应力集中系数”表达式。然后针对切口应力,提出可应用于有限元结果分析的“奇异应力等效取值法”。(三)奇异强度理论展望研究,分析二维结构拐角处的应力场,通过研究4种结构及不同方向上的应力分布,得到薄板结构135°拐角方案最佳。然后针对6种典型三维结构的8处拐角,分别研究在拉伸载荷工况、弯矩载荷工况及共同加载工况下激励裂纹萌生的各向应力分布,得到各种结构适用的最佳方案。为接下来将奇异强度理论应用于典型三维结构做展望性研究。