新高强钢潜艇结构疲劳裂纹扩展寿命研究

【摘要】： 潜艇凸锥柱结合壳焊缝处不仅处于高应力区，同时还受到应力集中和焊接残余应力等因素的影响，是潜艇结构发生疲劳破坏的最敏感部位。凸锥柱结合壳焊缝处不可避免的存在着初始缺陷，在外载荷等的作用下进行扩展，所以其疲劳扩展寿命是潜艇结构的疲劳寿命。 采用断裂力学方法估算潜艇结构的疲劳扩展寿命时，除了需要考虑压应力、应力集中、残余应力、周向应力、平均应力和裂纹闭合效应的影响，还要确定初始缺陷的尺度。本文从探伤检测仪器灵敏度的下限、工程上萌生阶段的定义、焊缝的评级标准、探伤缺陷的统计分布等多个方面对焊趾处的初始缺陷做了分析。针对新的潜艇用980钢的焊接工艺特点，给出用于潜艇疲劳扩展寿命估算的初始裂纹尺度。 针对921钢潜艇1／2比尺模型，分别采用三种方法计算分析并与实验结果进行比较，进一步完善了用断裂力学研究潜艇结构疲劳扩展寿命的方法，为现行的《潜艇结构设计计算规则》中关于疲劳强度条款的修订提供了依据。