大型船舶在航行过程中,不仅会受到波浪引起的弯曲载荷作用,还会由于波激振动和砰击颤振的影响,使其实际遭受的低频波浪载荷历程中存在一定幅值的高频振动分量,这种高频分量的叠加极易引发船体结构(节点)的复合疲劳损伤,对船舶的安全可靠性造成严重影响。为此,本文在船体结构的非线性波浪载荷响应特征分析的基础上,设计并开展了考虑高频振动影响的切口试件及典型焊接节点疲劳试验。一方面,通过科学试验探究含高频分量载荷历程中的高低频复合损伤效应(以下简称复合损伤),及其适用的累积损伤分析和疲劳寿命预测方法;另一方面,以实际船舶结构为研究对象,分析复合损伤对船体典型焊接节点裂纹扩展寿命的影响,进一步揭示含高频分量载荷历程作用下船体节点疲劳损伤的演化规律。本文的主要工作内容及结论如下:(1)以宽扁肥大、吃水较浅且甲板大长开口的江海直达集装箱船为例,基于频域谱分析方法和波浪载荷模型试验方法,分析了此类较柔船型结构的垂向波浪载荷响应特征、结构热点位置分布和典型节点疲劳累积损伤,提出了简化考虑船体梁高频振动影响的高低频叠加载荷形式。(2)基于不同高低频叠加载荷工况下的切口试件疲劳试验研究,探讨了频率比、幅值比和平均应力等参数对切口试件疲劳损伤及寿命的影响。分析了导致切口试件发生减寿的主要影响因素,并基于雨流计数法下各频率成分疲劳累积损伤的统计结果,提出了本文考虑复合损伤的疲劳寿命预测模型及减寿门槛值的表征参数。通过对比雨流计数法、等效应力法、T-K模型法及本文模型法的疲劳寿命预测精度,验证了本文预测模型的准确性。(3)通过开展不同幅值比高低频叠加载荷工况下船体典型焊接节点的裂纹扩展试验,分析了恒幅载荷及叠加载荷作用下纵骨穿舱节点的裂纹扩展特性。基于ABAQUS和FRANC3D的联合仿真分析方法,得到了纵骨穿舱节点在裂纹扩展过程中有效应力强度因子的演化规律。在此基础上,探讨了复合损伤在不同裂纹扩展阶段的非线性变化特征,总结了复合损伤对各临界裂纹长度下模型疲劳寿命的减寿效果,给出了该损伤效应对裂纹扩展过程中裂纹形态的影响程度。本文的研究成果可为建立考虑非线性波激振动和砰击颤振影响的船体典型节点疲劳强度评估方法,提供基础的技术储备和试验数据支撑。