超大型集装箱船有大开口、方型系数小、剖面变化显著以及高航速等特点,随着装箱数不断提高,为保证结构总纵强度,高强度钢超厚板被广泛应用到集装箱船的上甲板附近。相对于普通钢,高强度钢在屈服强度有所提高,但它们抗疲劳、抗腐蚀的能力并没有相应地提高,在纵向骨材连接处以及舱口角隅等位置出现较大的循环交变载荷,疲劳强度是评估超大型集装箱船结构性能的重要方面。准确预报超大型集装箱船典型节点的疲劳寿命意义重大,在工程应用中,通常采用基于线性累积损伤和S-N曲线法校核结构的疲劳强度。但是,集装箱船上的高强度钢屈服强度达到460 N/mm2,超出S-N曲线法的适用范围,继续使用传统方法的评估结果显然依据不足。基于裂纹扩展理论的疲劳分析方法在理论上更合理且能得到实测结果的检验,受到了越来越多的重视,但要将该方法应用到工程实际还有很多问题需要解决。本文将基于裂纹扩展理论的疲劳评估方法应用到超大型集装箱船典型节点的疲劳强度评估,主要研究内容如下:(1)介绍了研究背景和研究意义,论述了国内外超大型集装箱船疲劳强度研究、应力强度因子研究、波浪载荷计算研究的现状和成果。着重介绍了课题组提出的单一曲线模型,总结了当前船舶行业中广泛认可的应力强度因子计算的经验公式,阐述对超大型集装箱船进行裂纹扩展研究的重要意义。(2)为避免在PATRAN整船或舱段模型疲劳热点区域采用三维实体单元建模,提出了一种计算波浪外载荷下船海结构物复杂结构裂纹应力强度因子的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证了该方法的准确性。(3)在有限元软件ANSYS中建立带三维表面裂纹的纵骨端部模型,基于一个公式提出了集装箱船纵骨端部焊趾处表面裂纹应力强度因子计算的经验公式。将CCS疲劳规范中纵骨端部节点的形式进行合理的归类,分析各类节点形式的特点及其对于应力强度因子的影响,提出相应的修正公式。(4)采用船舶水动力计算软件WALCS预报了某集装箱船的运动响应和波浪压力,将波浪压力映射到船体表面,采用中国船级社疲劳强度指南中相关的规定细化船中底边舱折角的有限元网格,预报该节点的热点应力响应。计算了波浪载荷下该船底边舱折角的应力强度因子并总结该类节点应力强度因子计算的无量纲经验公式。最后,对该节点处一表面裂纹进行了扩展预报。(5)采用有限元软件模拟挪威船级社所做肘板扭转应力场中的裂纹扩展实验,预报结果与实验的结果进行比较。将该方法应用到某集装箱船机舱前舱口角隅,计算了该位置圆弧型角隅和负半径角隅处裂纹的应力强度因子并拟合得到无量纲的经验公式,基于谱分析法构建疲劳载荷谱,采用了单一曲线模型进行裂纹扩展计算和失效评定。