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1、www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 第三章 结构疲劳强度设计 Structures Fatigue Strength Design www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 第二节 结构疲劳轻度设计和分析 Structural Fatigue Strength Design and Analysis www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式
2、结构强度分析 Outline n4 hours course work nBasic concept of fatigue nBasic knowledge of structural fatigue design nFatigue damage and fatigue life calculation nFactors affecting structural fatigue life nFatigue strength design for offshore structures nExamples www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮
3、式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Table of Contents nDefinition of fatigue nConcept of fatigue strength nCategories of fatigue damage nBasic knowledge of structural fatigue design nHot spot stress nStress concentration factor nS-N curve nFatigue damage and fatigue life calculation www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008
4、8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Table of Contents (cont.) nFactors affecting structural fatigue life nFatigue assessment and design nFatigue design approach for offshore structure www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Categories of Fatigue Damage nStructural member fatigu
5、e nSharp corner fatigue nStress concentration area fatigue nWeld toe fatigue www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Basic Knowledge of Fatigue Design www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Life Prediction Methods nS-N Approach: the nominal stress a
6、pproach. It employs the relationships between nominal stress and life, and is based primarily on linear- elastic stress analysis. nLocal Strain Approach. It considers the variations in the local stress and strain at a critical location, such as a stress raiser. It is similar to the nominal stress ap
7、proach in that it uses a form of an S-N curve, but differs in that strain is the variable related to life, and also in that plastic deformation effects are specifically considered. nFracture Mechanics Approach. www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础
8、2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 nWhere: q a : crack length q N : number of cycles q Ds : stress range q DK : stress intensity factor(应力强度因子，是表征裂纹 尖端应力、应变状态控制失稳扩展的参量，是断裂力学/ 破坏力学 中 极其重要的一个参量。) q DKth : threshold stress intensity factor q C : coefficient of variation of S-N curve q m : inverse
9、 slope constant www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Fatigue Analysis Method www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Frequency Domain Stress Response www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008
10、8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Spectral Fatigue Analysis www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Stress Concentration Factor (SCF) www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Stress Concentration nStress concentration can be caused by various factors:
11、qGeometry changes qTerminations qEccentricity(偏心率) of structural load transfer qNotch/dent(切口/凹痕) in plate structure qWelding nEffect of stress concentration qCause local structural overstress and failure qReduce fatigue life www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Stress Co
12、ncentration (cont.) nEngineering considerations in reducing stress concentration qGeometry transition smoothly qAvoid thickness abrupt changes qStiffeners in-line with brackets qUse curved bracket for transitions qAvoid damage on surface/edge of plate qPlate edge need to be round, no sharp edge qWel
13、ding transition smoothly www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Basic S -N Curve www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分
14、析 AWS(美国焊接标准） S-N Curves www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 UK HSE S-N Curves www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Fatigue Life Calculation www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Thickness Effect On Fatigue Life www.
15、DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Fatigue Assessment And Design www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Fatigue Design
16、 Consideration Factors nFatigue sensitivity nWelded detail nMaterial selection nFabrication tolerances nInspection www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结构强度分析第二章 浮式结构强度分析 Fatigue Criticality Zone Classification nPeak stress level (static plus dynamic) nCyclic stress range nCriticality/redundancy nFailure implications nAccessibility and cost for repair nFunctionality www.DeepWaterC 浮式结构设计基础 2002008 8年年5 5月月第二章 浮式结
