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新型船用复合材料夹芯夹筋板力学试验分析
1
作者 袁昱超 童浩 +1 位作者 郭力 唐文勇 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第6期227-237,共11页
[目的]面向复合材料的实船应用前景,设计一种泡沫填充的复合材料夹芯夹筋结构(组合厚板)。[方法]针对组合厚板各向异性的特点,针对组合厚板顺筋方向和垂直筋方向分别进行三点弯曲试验与拉伸试验,对比该结构不同方向上的强度和模量,重点... [目的]面向复合材料的实船应用前景,设计一种泡沫填充的复合材料夹芯夹筋结构(组合厚板)。[方法]针对组合厚板各向异性的特点,针对组合厚板顺筋方向和垂直筋方向分别进行三点弯曲试验与拉伸试验,对比该结构不同方向上的强度和模量,重点分析组合厚板在2个方向弯曲载荷下的破坏模式及其失效机制,讨论试件中心位置、胞元筋板数量对其力学性能的影响。[结果]结果显示,组合厚板各向异性显著,相较于顺筋方向,结构在垂直筋方向的弯曲强度提高82%,拉伸模量提高22%;在弯曲载荷下,结构发生初次破坏后承载力大幅降低;在垂直筋方向,初始破坏模式为下面板局部脱黏,在顺筋方向,初始破坏模式为筋板剪切破坏;胞元筋板数量和中心位置对组合厚板弯曲强度影响显著,对其拉伸模量影响较小;在弯曲载荷下,结构初始破坏模式与胞元筋板数量和弯曲中心位置无关;初始破坏时,纤维未出现明显的屈曲、断裂现象,面板、筋板和泡沫之间的粘接强度一定程度上决定了结构的弯曲强度;初始破坏后,试件的损伤过程有所不同。[结论]对组合厚板开展力学试验,可为后续复合材料夹芯夹筋板在船海主承力结构上的推广应用提供技术参考。 展开更多
关键词 复合材料 夹芯结构 力学试验 失效模式 弯曲试验 拉伸试验
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典型船用金属表面盐水滴冻结过程实验研究
2
作者 王永魁 王庆 +2 位作者 雷旺 姚梦涛 张淑杰 《船舶》 2025年第1期46-54,共9页
船舶在极地低温环境中航行时容易发生结冰现象,积冰量过多会影响船舶稳性、运行安全性和甲板设备可操作性等,严重时会威胁船员安全,阻碍正常工作的开展。船舶结冰主要以海浪飞溅结冰为主,其物理过程可视为大量盐水滴在冷表面的冻结过程... 船舶在极地低温环境中航行时容易发生结冰现象,积冰量过多会影响船舶稳性、运行安全性和甲板设备可操作性等,严重时会威胁船员安全,阻碍正常工作的开展。船舶结冰主要以海浪飞溅结冰为主,其物理过程可视为大量盐水滴在冷表面的冻结过程,对单个盐水滴冻结过程的实验研究是深入理解细观尺度船舶上层建筑结冰机理的必要过程。为此,该文开展了冷表面淡水滴冻结与融化实验,记录淡水滴冻结过程中固-液界面的推进过程、冻结完成后水滴的形状变化、冻结与融化所需时间,并完成淡水滴冻结过程影响因素分析;开展了质量分数为3.5%的盐水滴冻结实验,记录其冻结完成后的形状变化、冻结与融化所需时间,并分析讨论了水滴体积和冷表面温度对盐水滴冻结过程的影响规律;通过对比盐水滴与淡水滴冻结与融化实验结果,分析了盐度的影响。相关成果可为船舶结冰预报模型的验证提供数据支撑,并为结构表面防除冰技术的开发提供科学指导。 展开更多
关键词 极地船舶 上层建筑 结冰 盐水滴 冻结实验
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静水压力下复合材料壳体振动与声辐射特性研究
3
作者 杨贺 张春雨 +2 位作者 胥强 许苏陈 彭子龙 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第23期43-49,共7页
复合材料因其比刚度高、比强度大和可设计性强等特性,常被用作水下航行器耐压壳体材料。水下航行器在航行过程中对低噪声性能有严苛要求,结构声学优化设计是降低其壳体声振水平的基础,因此本文开展了复合材料壳体结构声振预报及优化设... 复合材料因其比刚度高、比强度大和可设计性强等特性,常被用作水下航行器耐压壳体材料。水下航行器在航行过程中对低噪声性能有严苛要求,结构声学优化设计是降低其壳体声振水平的基础,因此本文开展了复合材料壳体结构声振预报及优化设计研究。针对水下无人航行器模型,本文建立了“半球-圆柱-圆锥”复合材料组合结构的振动与声辐射特性预报模型。基于所建立的复合材料结构模型,采用有限元方法分析了静水压力、激励位置、壳体厚度及损耗因子对振动和声辐射特性的影响。研究表明,复合材料壳体在较低频段声振响应幅值较低,随频率升高呈现小幅增加趋势;增加壳体厚度会引发共振峰频率向高频方向迁移;损耗因子的提升对较高频段声辐射具有显著抑制作用,而对较低频段影响有限;静水压力增大不仅导致主要共振峰频率向高频偏移,还在部分共振峰处产生明显的声辐射幅值衰减效应。 展开更多
关键词 复合材料壳体 振动 声辐射 静水压力
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船用907A钢的动态力学性能和本构关系 被引量：13
4
作者 李营 汪玉 +3 位作者 吴卫国 杜志鹏 李晓彬 张玮 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期127-129,共3页
为了得到船用907A钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 33~2 680 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,对比了Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型,并基... 为了得到船用907A钢的动态力学性能及本构关系,运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 33~2 680 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,对比了Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型,并基于CS模型对应变硬化效应进行了修正。结果表明,船用907A钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应;CS模型比JC模型更能准确描述其应变率强化效应。 展开更多
关键词 船用907A钢 动态力学性能 本构关系 Cowper-Symonds模型
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基于修正CS模型的船用945钢冲击性能研究 被引量：10
5
作者 李营 吴卫国 +3 位作者 汪玉 杜志鹏 李晓彬 张玮 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期94-100,共7页
使用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 33-2 760s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线。对比Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型,得到了两种基于CS模型的本构关系,并进行了分析和比较... 使用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 33-2 760s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线。对比Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook模型,得到了两种基于CS模型的本构关系,并进行了分析和比较。结果表明,船用945钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应,CS模型比JC模型更能准确地描述其应变率强化效应,两种修正的CS模型具有不同的适用范围。 展开更多
关键词 船用945钢 冲击载荷 动态力学性能 Cowper-Symonds模型
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船用Q235钢裂纹扩展速率试验 被引量：9
6
作者 王艺陶 冯国庆 +1 位作者 李陈峰 任慧龙 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1302-1306,共5页
针对船体结构疲劳断裂问题,以船用Q235钢为研究对象,开展一系列紧凑拉伸试样裂纹扩展速率试验,分别采用柔度法和图像法测量裂纹长度,应用七点递增多项式法及最小二乘法对试验数据进行拟合回归,并比较2种方法的准确性及稳定性。在对试验... 针对船体结构疲劳断裂问题,以船用Q235钢为研究对象,开展一系列紧凑拉伸试样裂纹扩展速率试验,分别采用柔度法和图像法测量裂纹长度,应用七点递增多项式法及最小二乘法对试验数据进行拟合回归,并比较2种方法的准确性及稳定性。在对试验数据进行统计特性研究的基础上,得到裂纹扩展参数C、m的统计规律。最后结合概率断裂力学理论,给出不同概率水平下的裂纹扩展速率公式。为进一步研究含裂纹的复杂船体结构裂纹扩展特性及疲劳可靠性提供了理论依据及试验基础。 展开更多
关键词 裂纹扩展速率 Q235钢 统计分析 概率断裂力学 疲劳断裂 疲劳可靠性
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爆炸破片在液舱中的速度衰减特性研究 被引量：10
7
作者 李营 张磊 +2 位作者 朱海清 张玮 赵鹏铎 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期127-137,共11页
开展了不同长径比平头破片高速入水速度衰减特性的研究,推导了速度衰减公式,确定了阻力系数为影响速度衰减的关键因素。验证了数值仿真方法在超空泡条件下速度衰减准确性,开展不同长径比、不同速度破片入水的数值计算,分析不同速度下的... 开展了不同长径比平头破片高速入水速度衰减特性的研究,推导了速度衰减公式,确定了阻力系数为影响速度衰减的关键因素。验证了数值仿真方法在超空泡条件下速度衰减准确性,开展不同长径比、不同速度破片入水的数值计算,分析不同速度下的衰减规律,得到了不同阶段的阻力系数公式。结论为:(1)破片高速入水时速度衰减主要取决于速度衰减系数和阻力衰减系数,同一破片在入水过程的速度衰减系数可近似为一常数;(2)速度衰减系数随初速度不同有一定变化,在次声速阶段为常数,在近声速阶段上升较快,在超声速阶段略有下降;(3)影响破片速度衰减的主要因素是迎流面积和头型系数。 展开更多
关键词 爆炸破片 速度衰减 防护液舱
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水面舰艇结构抗水下爆炸毁伤能力表征方法研究 被引量：11
8
作者 朱锡 刘燕红 黄祥兵 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2008年第2期27-32,80,共7页
基于舰体抗毁伤能力主要表征参数、舰体抗毁伤完好性等级以及标准毁伤设计载荷的研究,提出了三个表征舰体结构抗水下爆炸毁伤能力的参数,给出了表征参数阈值及其与破损船体的毁伤等级之间的关系,形成了舰体结构抗水下爆炸毁伤能力的表... 基于舰体抗毁伤能力主要表征参数、舰体抗毁伤完好性等级以及标准毁伤设计载荷的研究,提出了三个表征舰体结构抗水下爆炸毁伤能力的参数,给出了表征参数阈值及其与破损船体的毁伤等级之间的关系,形成了舰体结构抗水下爆炸毁伤能力的表征方法,从而为水面舰艇结构抗毁伤能力的评估和工程设计提供参考。 展开更多
关键词 水面舰艇 水下爆炸 表征参数 舰体结构
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基于修正JC模型的船用Q345B钢动态本构研究 被引量：9
9
作者 罗刚 谢伟 李德聪 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2020年第5期823-826,共4页
为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法,对船用Q345B钢进行了静态拉伸及SHPB(Hopkinson压杆)试验,获得了应变率在0.0002~1680 s-1范围内材料的应力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook材料本构模型构造思想,... 为得到一种适用于船用钢动态本构模型的一般形式及其构造方法,对船用Q345B钢进行了静态拉伸及SHPB(Hopkinson压杆)试验,获得了应变率在0.0002~1680 s-1范围内材料的应力-应变曲线.基于实验数据特征及Johnson-Cook材料本构模型构造思想,提出了适用于Q345B钢动态本构模型的一般形式.采用Matlab编程,获得了Q345B钢的新动态本构模型方程及参数.结果表明:文中提出的本构模型方程与材料实验更加吻合,从低应变率到高应变率均具有良好适应性,且其构造方法也具有通用性. 展开更多
关键词 Johnson-Cook材料模型 动态本构模型 屈服应力 应变率
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干湿交替条件下牺牲阳极再活化性能试验 被引量：7
10
作者 方志刚 刘斌 王涛 《舰船科学技术》 北大核心 2013年第1期65-69,共5页
如何开展在干湿交替环境下的牺牲阳极选型设计是船舶设计者的一大难题。再活化性能是干湿交替条件下牺牲阳极的一个重要特性指标,本文通过对4种海船常用的牺牲阳极的耐干湿交替环境对比试验,测试比较了其不同工作周期的极化曲线、再活... 如何开展在干湿交替环境下的牺牲阳极选型设计是船舶设计者的一大难题。再活化性能是干湿交替条件下牺牲阳极的一个重要特性指标,本文通过对4种海船常用的牺牲阳极的耐干湿交替环境对比试验,测试比较了其不同工作周期的极化曲线、再活化性能。结果表明,在干湿交替环境中阳极的再活化性能从好至差依次为:Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极,Al-Zn-In-Mg-Ti阳极,Zn-Al-Cd阳极,Al-Zn-In-Cd阳极。 展开更多
关键词 船舶材料防腐 牺牲阳极 干湿交替 电化学 再活化
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A36船板用钢拉伸试样断口分层的原因分析 被引量：13
11
作者 陈炳张 朱伏先 《轧钢》 北大核心 2010年第5期4-7,共4页
以A36船板用钢拉伸试样的断口为研究对象,结合金相观察、扫描微观组织及能谱分析等手段分析了断口分层形成的原因。分析认为:钢板中部存在C、Si元素的偏析而形成大量珠光体、贝氏体甚至马氏体等脆性带状混合组织是造成A36船板拉伸试样... 以A36船板用钢拉伸试样的断口为研究对象,结合金相观察、扫描微观组织及能谱分析等手段分析了断口分层形成的原因。分析认为:钢板中部存在C、Si元素的偏析而形成大量珠光体、贝氏体甚至马氏体等脆性带状混合组织是造成A36船板拉伸试样断口分层的重要原因。 展开更多
关键词 分层 中心偏析 船板 拉伸试样
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破损舰体结构疲劳裂纹扩展及剩余寿命研究 被引量：2
12
作者 刘燕红 朱锡 +1 位作者 蒙上阳 张立军 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第10期1151-1157,共7页
采用预制缺口的907A钢平板结构试样进行拉伸疲劳载荷试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下平板结构破口裂纹扩展规律。采用奇异单元法计算了相应试件的裂纹尖端应力强度因子,利用Paris准则得出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式。提出了破... 采用预制缺口的907A钢平板结构试样进行拉伸疲劳载荷试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下平板结构破口裂纹扩展规律。采用奇异单元法计算了相应试件的裂纹尖端应力强度因子,利用Paris准则得出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式。提出了破损舰体结构的疲劳裂纹扩展模型,用于估算破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展分析和剩余寿命预报。通过某型舰算例验证了文中试验计算方法的合理性。 展开更多
关键词 舰体结构 裂纹扩展速率 应力强度因子
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SIO_2气凝胶毡/陶瓷棉/高强聚乙烯多层复合抗弹结构隔热性能试验 被引量：3
13
作者 郑盼 朱锡 李永清 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第5期78-83,99,共7页
为研究高强聚乙烯在高温条件下使用的适用性,以及SiO_2气凝胶毡和陶瓷棉的隔温性能,提出SiO_2气凝胶毡/陶瓷棉与高强聚乙烯紧密贴合无间隙复合舱壁结构的方案,对结构单元进行模拟标准火源的耐火试验研究,分析耐火材料的失效模式以及不... 为研究高强聚乙烯在高温条件下使用的适用性,以及SiO_2气凝胶毡和陶瓷棉的隔温性能,提出SiO_2气凝胶毡/陶瓷棉与高强聚乙烯紧密贴合无间隙复合舱壁结构的方案,对结构单元进行模拟标准火源的耐火试验研究,分析耐火材料的失效模式以及不同耐火材料厚度对夹芯结构的影响规律,探讨复合结构舱壁在满足耐火要求的前提下面密度和结构整体厚度的实用性。试验结果表明:适当厚度的SiO_2气凝胶毡和陶瓷棉均具有较好的耐火隔温性能,适当增加隔温层厚度能明显提高复合舱壁结构的热防护效果;达到相同隔温效果所需要的SiO_2气凝胶毡比陶瓷棉薄,就面密度和结构整体厚度而言,SiO_2气凝胶毡更有优势;在带陶瓷的夹芯结构中,陶瓷也能起到一定的隔温作用,综合优化此复合舱壁结构能有效提高舰船舱壁的防护性能。 展开更多
关键词 耐火材料 抗弹 SiO2气凝胶毡 高强聚乙烯
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2Cr13钢转动座热处理工艺优化试验研究 被引量：4
14
作者 姚世卫 段建晋 +1 位作者 周旭辉 王娟 《舰船科学技术》 北大核心 2008年第6期127-130,共4页
2Cr13钢转动座耐腐蚀性能受其热处理工艺影响较大,分析尾轴密封装置转动座腐蚀失效的原因,优化2Cr13钢转动座热处理工艺,成为一项迫切的任务。通过反复试验,全面测试了2Cr13钢转动座物理机械性能和耐蚀性能与热处理的关系,分析了2Cr13... 2Cr13钢转动座耐腐蚀性能受其热处理工艺影响较大,分析尾轴密封装置转动座腐蚀失效的原因,优化2Cr13钢转动座热处理工艺,成为一项迫切的任务。通过反复试验,全面测试了2Cr13钢转动座物理机械性能和耐蚀性能与热处理的关系,分析了2Cr13钢在不同回火温度中随析出相不同,其物理机械性能和抗腐蚀能力的变化规律。研究结果表明,2Cr13钢在低温回火时,材料的综合性能强,可同时保证硬度、强度、耐磨性及耐腐蚀性能的要求。 展开更多
关键词 2Cr13钢转动座 耐蚀性 低温回火热处理
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921A钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究 被引量：2
15
作者 刘燕红 朱锡 黄祥兵 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2008年第4期69-74,共6页
采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对921A钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据。该试验结果可直接用于分析... 采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对921A钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据。该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础。 展开更多
关键词 舰体结构 裂纹扩展速率 试验研究 低周疲劳
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DH36钢趾端焊接接头低温疲劳试验 被引量：4
16
作者 冯国庆 刘文超 +1 位作者 赵伟栋 任慧龙 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第9期93-98,共6页
针对常温S-N曲线无法满足极地低温环境下船海结构疲劳设计的需要的问题,开展-60℃条件下的船用DH36钢焊接接头低温疲劳强度试验研究。根据国标准设计DH36钢趾端焊接接头的疲劳标准试件,并将其放置在低温箱内,采用热点应力方法进行疲劳... 针对常温S-N曲线无法满足极地低温环境下船海结构疲劳设计的需要的问题,开展-60℃条件下的船用DH36钢焊接接头低温疲劳强度试验研究。根据国标准设计DH36钢趾端焊接接头的疲劳标准试件,并将其放置在低温箱内,采用热点应力方法进行疲劳热点应力测试;将测试结果与有限元计算结果相对比,验证试验测量的可靠性。试验共测量2级应力范围水平,每级应力范围水平测量14个试件,基于测得的热点应力范围和疲劳寿命,利用单侧容限系数法得到不同存活率下的存活率-强度-寿命(p-S-N)曲线。试验结果表明,低温条件下疲劳寿命符合对数正态分布,低温条件下的疲劳寿命高于常温条件下的疲劳寿命。 展开更多
关键词 S-N曲线 疲劳试验 低温疲劳 热点应力 单侧容限系数
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水下均匀材料层的反射特性和对比试验 被引量：3
17
作者 文钢 李松 +1 位作者 张晓兵 玄兆林 《船海工程》 北大核心 2007年第6期124-127,共4页
采用传递矩阵方法,推导给出水下单层非弹性均匀材料层和弹性均匀材料层的声反射、透射系数公式。设计并进行不同厚度钢板和玻璃钢板的声反射特性的对比实验。理论计算结果和实验结果符合,在水中钢板表现出绝对刚性的声学特性,而玻璃钢... 采用传递矩阵方法,推导给出水下单层非弹性均匀材料层和弹性均匀材料层的声反射、透射系数公式。设计并进行不同厚度钢板和玻璃钢板的声反射特性的对比实验。理论计算结果和实验结果符合,在水中钢板表现出绝对刚性的声学特性,而玻璃钢板由于特性阻抗小于钢板并且较厚,反射特性具有明显的振荡特性。 展开更多
关键词 反射透射 传递矩阵 对比实验
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舰用907A钢结构高频疲劳裂纹扩展试验研究 被引量：3
18
作者 刘燕红 朱锡 黄祥兵 《船海工程》 北大核心 2006年第6期4-7,共4页
采用预制缺口的舰体结构试样,对舰用907A钢在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律进行了高频疲劳试验研究,得出在拉伸疲劳载荷作用下舰体结构的裂纹扩展规律,模拟了舰船在航行时波浪交变载荷对舰船结构的破坏作用,试验结果对预报破损舰船... 采用预制缺口的舰体结构试样,对舰用907A钢在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律进行了高频疲劳试验研究,得出在拉伸疲劳载荷作用下舰体结构的裂纹扩展规律,模拟了舰船在航行时波浪交变载荷对舰船结构的破坏作用,试验结果对预报破损舰船在波浪中航行时的裂纹扩展情况具有参考作用。 展开更多
关键词 舰体结构 裂纹扩展速率 试验研究 高频疲劳
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破损舰体结构疲劳裂纹扩展试验研究 被引量：2
19
作者 刘燕红 朱锡 黄若波 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1424-1429,共6页
针对破损舰船的疲劳寿命问题,采用预制缺口的疲劳试样模拟破损舰体结构,利用液压伺服疲劳试验机对舰用疲劳试样进行了拉伸疲劳试验,研究了平板和加筋板预制缺口疲劳试样在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律,确定了不同疲劳应力幅值作用... 针对破损舰船的疲劳寿命问题,采用预制缺口的疲劳试样模拟破损舰体结构,利用液压伺服疲劳试验机对舰用疲劳试样进行了拉伸疲劳试验,研究了平板和加筋板预制缺口疲劳试样在拉伸疲劳载荷作用下的裂纹扩展规律,确定了不同疲劳应力幅值作用下疲劳试样裂纹开裂的临界疲劳次数,得出了裂纹长度、疲劳载荷循环次数和疲劳应力幅值之间的拟合关系式,并与高频疲劳试验进行了比较.试验结果对预报破损舰船在波浪中航行时的裂纹扩展情况有重要参考价值. 展开更多
关键词 舰体结构 裂纹扩展速率 疲劳试验 疲劳应力
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