热能动力工程

作者：李晨硕,吴穷,刘凤杰

单位：中国船舶集团有限公司第七0三研究所,,中国船舶集团有限公司第七0三研究所,,中国船舶集团有限公司第七0三研究所,

关键词：疲劳裂纹;波浪冲击;船舶管路;数值模拟

船舶面对波浪冲击问题时,蒸汽管路的结构有可能出现裂纹,进而威胁船舶生命力和可靠性。本文根据某型船舶典型蒸汽管段的结构特点进行物理建模。研究了在45°、90°和180°航向角的海浪冲下的蒸汽管段的应力响应和位移响应。基于有限元数值模拟结果,确定了波浪冲击载荷下船舶蒸汽管段 结构的薄弱环节,即应力集中区域,最终基于Paris公式计算出蒸汽管段运行期内裂纹尺寸的变化情况。结果表明：在45°、90°和180°航向角的海浪冲下蒸汽管段的响应分布规律相似,其中90°航向角y向冲击时管路有最大等效应力和位移分别为为174.84MPa,和15.19mm。且危险点位置几乎均出现在管段弯头处,所有区域的Von-Mises应力值均未出现大于材料屈服极限值的情况。90°航向角的y向冲击,会导致管路的初始裂纹发生扩展,且运行20年时,管道裂纹的长度值为1.85mm。

来源：2024年第6期

《热能动力工程》期刊编辑部

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