船舶强度与结构设计 第8 章 疲劳强度分析 8.1 引言 疲 劳 破 坏 是 船 舶 与 海 洋 工 程 结 构 破 坏 的 主 要 模 式 之 一 。对 于 船 舶 结 构 疲 劳 破 坏 问 题 的 真正 重 视 开 始 于 上 世 纪 70年 代 末 。 当 时 ， Jordan和 Cochran用 了 数 年 的 时 间 对 正 在 服 役 的 7种 船型 的 86条 船 舶 的 节 点 部 位 进 行 了 仔 细 调 查 ， 发 现 了 不 少 裂 纹 。 他 们 的 调 研 结 论 证 实 了 疲 劳 破坏 在 船 舶 破 损 中 的 重 要 性 。 1990年 美 国 海 岸 警 卫 队 (USCG)公 布 了 他 们 从 1984年 到 1988年 所收 集 的 除 了 碰 撞 和 触 礁 以 外 的 停 靠 在 Valdez和 Alaska码 头 的 69艘 发 生 破 损 的 油 船 数 据 ， 80%上 的 结 构 严 重 破 坏 是 由 于 疲 劳 和 断 裂 破 坏 而 引 起 的 。特 别 是 对 于 大 型 船 舶 和 使 用 高 强 度 钢 的船 舶 来 说 ， 疲 劳 问 题 显 得 尤 为 突 出 。 长 期以 来 对 结 构 疲 劳 现 象进 行 大 量理论 和 试验研 究表明疲 劳 过程 一 般分为 裂 纹 的 萌生（裂 纹 的 起 源阶段）和 最终导致断 裂 的 裂 纹 稳定扩展两个阶段。根据 这一 疲 劳 过程 ， 建立了两种 可供实 际操作的 疲 劳 损 伤和 寿命分析方法， 即基于 S-N曲线和 Miner准则的 线性 累积损伤理论 和 基于 Paris的 疲 劳 裂 纹 扩展理论 的 断 裂 力学方法。 严 格来 说 ， S-N曲线法仅使 用 于 预报裂 纹 的 生 成寿命， 但现 在 一 般都将“疲 劳 破 坏 ”的概念模 糊化， 通过人为 定义某一 状态为 “破 坏 ”， 即将扩展过程 简化为 一 种 状态， 从 而 也将S-N曲线法用 于 评估结 构 的 全寿命期。 断 裂 力学法则是 考虑裂 纹 生 成之 后， 裂 纹 扩展直至临界裂 纹 出 现 的 过程 。 这两种 方法各有优缺点 :S-N曲线法疲 劳 理论 较为 简单， 适合于 裂 纹 生 成寿命在 总寿命中 占主 要 部 分的 结 构 ；断 裂 力学法可以 更好地反映尺度 效应，对 于 己存在 裂 纹 的 结 构 提供一个更准...
