随着船舶结构疲劳强度的问题日益突出,对船体结构主要失效模式之一的疲劳破坏的研究也就成为当前的一个热点研究方向。本文的主要目的是研究非线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的船体结构疲劳损伤计算。为此,文中着重在下列几个方面进行了探讨。 首先,采用切片理论计算作用于船体结构上的线性波浪载荷(包括剖面弯矩及水动压力),按照谱分析法得到各个短期波浪诱导总应力(包括总弯曲应力及局部弯曲应力)范围的短期分布,应用S-N曲线和线性累积损伤理论分析船体结构在线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的疲劳损伤。并在此基础上提出了在寿命期中对各工况分别引入一个等效规则波和对长期引入一个总的等效规则波这二种计算在线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的船体纵向构件疲劳损伤的简化方法。 其次,在时域内计算船体总纵弯曲时的非线性波浪载荷,并考虑到船体的局部弯曲,由此得到包含多种应力成份的应力时历。对该应力时历进行雨流计数,并经统计分析获得应力范围和平均应力的二维联合概率,在损伤相等的条件下,建立应力范围的长期分布模型,并考虑平均应力的影响,计算出船体结构在非线性波浪载荷作用下多种应力成份组合的疲劳损伤。 进而,为简化船体纵向构件在非线性波浪载荷作用下计及多种应力成份组合时的疲劳损伤计算,文中提出了基于等效规则波概念的简化方法,将在不规则波中的疲劳累积损伤计算转化为损伤等效前提下的规则波中来计算。在此基础上,给出了长期非线性总纵弯曲应力范围Weibull分布的形状参数回归表达式,提出了一种实用计算方法。 最后,应用结构可靠性理论分析了在线性和非线性波浪载荷作用下,计及多种应力成分组合时,船舶结构疲劳寿命的统计值和可靠度,并分析了船舶结构在服役期内的最大允许应力范围和最大允许累积损伤。