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作者：刘安民;谢凌俊;苏一鸣;张正艺;曹海鹏;何文涛;
单位：中国海洋大学工程学院;华中科技大学船舶与海洋工程学院;
摘要：基于断裂力学的大型海洋结构物的疲劳裂纹扩展分析过程复杂、计算效率低。本文借鉴传统S–N曲线方法计算疲劳寿命的基本思想，构造了应力强度因子传递函数，提出了一种基于谱分析的海洋结构物疲劳裂纹扩展分析方法。结合Python编程语言以及SESAM、ABAQUS和FRANC3D计算软件，开发了高效的裂纹自动扩展程序；实现了基于谱分析的大型复杂海工结构疲劳裂纹扩展分析和剩余寿命预测。本文应用多尺度子模型技术，实现了模型从壳体到实体的转变，从而解决了大尺度结构与小尺寸裂纹融合的难题。采用自开发的疲劳裂纹自动扩展程序系统分析了疲劳热点（D1、D2、D3）结构形式与位置、初始裂纹尺寸、初始裂纹形状对裂纹扩展行为与疲劳寿命的影响-裂纹尺寸在服役时呈指数级增加。同一节点的应力强度因子传递函数形状相似，但不同节点差异较大。D1、D2、D3疲劳寿命分别为11.3年、17.3年与33.1年；其中初始裂纹尺寸对疲劳寿命影响显著，而初始裂纹长深比对裂纹扩展过程影响较大，对疲劳寿命影响较小。
关键词：断裂力学法;;疲劳裂纹扩展;;疲劳寿命预测;;谱分析;;船型网箱
基金资助：国家自然科学基金资助项目(52071308)
