尽管焊接船舶故障自 20 世纪初就已发生,但直到第二次世界大战期间大量船舶故障,人们才充分认识到这一问题。在第二次世界大战期间建造的约 5,000 艘商船中,到 1946 年,超过 1,000 艘出现了相当大的裂纹。在 1942 年至 1952 年间,超过 200 艘船舶发生了严重断裂,至少有 9 艘 T-2 油轮和 7 艘自由轮因脆性断裂而完全断成两截。自由轮中的大部分断裂始于舷侧板顶部的方形舱口角或方形切口。设计变更包括舱口角的成形和加固、舷侧板的方形切口的修复以及在各个位置添加铆接裂纹抑制器,从而立即降低了发生率
虽然焊接船舶故障自 20 世纪初就已出现,但直到第二次世界大战期间大量船舶故障时,人们才充分认识到这一问题。])*。在第二次世界大战期间建造的约 5,000 艘商船中,到 1946 年已有 1,000 多艘出现相当大的裂纹。1942 年至 1952 年间,有 200 多艘船舶出现严重断裂,至少有 9 艘 T-2 油轮和 7 艘自由轮因脆性断裂而断成两截。自由轮中的大部分断裂始于舷侧板顶部的方形舱口角或方形切口。设计上的改变包括对舱口角进行冲压和加固、在舷侧舷板上增加方形切口、在各个位置增加铆接止裂装置,这些都立即降低了故障发生率。T-2 油船的大多数裂缝都源于船底对接焊缝的缺陷。使用止裂装置和改进工艺降低了这些船舶的故障发生率。研究表明,除了设计缺陷外,钢材质量也是导致“老旧船体”脆性断裂的主要因素。因此,1947 年,美国船级社对钢材的化学成分进行了限制。
弗吉尼亚州阿灵顿 22201 FHWA 15.补充说明 FHWA 合同官员代表:Melonie Barrington,P.E.,PMP FHWA 技术经理:Brian M. Kozy,Ph.D.,P.E.Michael Baker 首席研究员:Mary P. Rosick,P.E.Michael Baker 项目经理:Kenneth E. Wilson,P.E.,S.E.,PMP 16.摘要 本手册解释了与钢桥疲劳和断裂相关的问题,包括分析、设计、评估、修复和改造。第 1 章介绍了疲劳和断裂,以及参考手册的介绍。第 2 章首先讨论钢结构中的开裂,包括裂纹行为、钢结构中不连续性的来源、影响疲劳和断裂的应力性质以及钢的脆性和延性行为。第 3 章提供断裂力学的基础知识,涵盖断裂控制、疲劳开裂评估和断裂力学作为定量工具等主题。第 4 章描述疲劳行为,包括不连续性和应力集中、生产和制造对疲劳的影响、作为设计极限基础的测试以及环境影响。第 5 章描述疲劳分析,并提供近似和精细分析方法的信息,包括局部应力分析。第 6 章介绍了 AASHTO LRFD 桥梁设计规范中提出的疲劳设计方法,并解释了基本疲劳极限状态方程、各种 AASHTO 疲劳细节类别、有限寿命和无限寿命之间的差异以及疲劳应力范围和分解公称抗力的计算,包括疲劳的分步设计示例。第 7 章介绍了断裂控制,包括设计、制造和检查,并涵盖了冗余、约束诱导断裂和总断裂控制计划等主题。第 8 章介绍了 AASHTO 疲劳评估方法,包括剩余疲劳寿命评估、基于 AASHTO 桥梁评估手册的疲劳寿命估计以及“负剩余寿命”桥梁细节的剩余疲劳寿命。第 9 章介绍了结构的评估、修复和改造,并提供了几种常见疲劳细节、一般修复和改造策略以及约束引起的断裂、超高车辆碰撞和适用性分析的描述。最后,第 10 章介绍了非焊接部件,例如组合构件、螺栓和杆以及混凝土钢筋。此外,附录 A 描述了基于 SHRP2 项目 R19B 的疲劳校准。
15. 船舶结构委员会及其成员机构赞助的补充说明16. 摘要 在施加的拉伸残余应力和施加的压缩残余应力的影响下,测量了 5083-H116 铝的弹塑性断裂韧性。使用校准的 I 1 - J 2 - J 3 相关塑性和应力三轴性-Lode 角相关断裂模型进行有限元分析,预测了裂纹的萌生和扩展。实验和预测的载荷位移数据以及实验和预测的断裂表面之间的比较支持了该模型的准确性。由此产生的模型可以为铝制船舶结构的结构评估和断裂控制计划提供参考。 17. 关键词 断裂韧性、延性断裂、残余应力、铝、有限元分析
本手册由国家航空航天局(NASA)出版,以提供工程信息;经验教训;解决技术问题的可能选择;类似项目,材料或过程的分类;解释性方向和技术;以及任何其他类型的指导信息,可以帮助政府或其承包商在设计,构建,选择,管理,支持或操作中的系统,产品,流程或服务。本手册为满足与添加剂生产的航天器硬件在强度,疲劳和断裂控制方面的结构资格相关的NASA要求的指导提供了指导。在本NASA技术手册中包含有关这些核心活动的背景,细节和执行的指南。通过https://standards.nasa.gov通过“电子邮件反馈”提交信息请求。原始签名作者:2024-08-12 Joseph W. Pellicciotti批准日期NASA首席工程师
船舶和其他结构中使用的钢材的断裂行为主要受以下因素控制:(1) 使用条件,即载荷速率和环境温度;(2) 钢材的机械性能;(3) 结构的设计和制造;以及 (4) 操作条件。使用条件影响机械性能,因为不同钢种的机械性能对载荷速率和温度的反应不同。设计和制造,包括构件的冗余和结构细节的局部几何形状(应力集中),决定了局部应力的大小和分布以及结构对外部施加载荷的响应。装载船舶的程序会影响操作条件。因此,在制定结构部件的断裂控制计划和评估极高加载速率对断裂控制的影响时,必须考虑所有这些因素。!!c,但是,由于改变加载速率的主要影响是改变钢材的机械性能,因此本文将重点讨论速率对钢材强度和断裂特性的影响。
为船板钢制定适当的断裂韧性标准是一个长期存在的问题。从第二次世界大战开始,进行了一系列研究,重点是确保船用材料具有足够的抗脆性断裂能力。最初的调查早已有记录,现在在工程界广为人知。这些研究使夏比冲击试验成为过去三十年来的断裂韧性标准,并赋予了夏比试验中 15 英尺磅能量水平今天的重要性。这些研究的贡献以及使用基于夏比冲击试验的转变温度来控制断裂的作用不可低估。它。可能是过去五十年中断裂控制发展链中最重要的步骤之一。然而,自这些试验研究完成以来,船板的材料和服务类型发生了许多变化。一般而言,从 1945 年到今天,强度水平和板材厚度趋于增加,因此,过去用于控制船舶使用的板材断裂韧性的标准现在可能需要根据当今使用的成分和厚度进行重新审查,这是很自然的。
