《海洋工程的疲劳与断裂》课程教学大纲

1、PAGE PAGE - 5 -本科生课程大纲课程名称海洋工程结构疲劳与断裂Fatigue and fracture of Offshore structure 课程代码082903201335课程属性专业知识课时/学分32/2课程性质选修实践学时责任教师 课外学时64（32*2）课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修课程介绍1.课程描述： 疲劳与断裂是海洋工程结构破坏最主要的形式，与其相关的疲劳和断裂强度指标是工程设计的核心依据。本课程针对高年级船舶与海洋工程类专业学生开设，课程包括疲劳与断裂力学的若干基本内容：疲劳与断裂概述、应力疲劳、疲劳应用统计学

2、基础、应变疲劳、断裂失效与断裂控制设计、表面裂纹、弹塑性断裂力学简介、疲劳裂纹扩展、裂纹闭合理论与高载迟滞效应、疲劳寿命预测和抗疲劳设计。通过课程学习，要求学生掌握运筹学的若干基本理论和方法，能够利用这些理论方法并借助计算机软件对实际问题进行建模、分析和求解，进而提升对疲劳与断裂的理解。2.设计思路： 本课程引导船舶与海洋工程专业学生通过疲劳与断裂学来探讨和理解由实际问题所驱动的力学在理论和应用两方面的发展途径。课程内容的选取基于学生“掌握了材料力学与弹性力学基本理论”。课程内容包括四个模块：疲劳损伤、断裂力学、疲劳裂纹、强度设计；这四方面相互关联，能够体现海洋工程结构疲劳与断裂的基本特征。

3、疲劳损伤包括S-N曲线方法、缺口疲劳、随机疲劳、循环应力-应变响应、案例分析以及数据拟合方法。 断裂力学包括弹性断裂、塑性断裂、断裂失效、断裂控制、断裂力学试验方法以及数据拟合方法。 疲劳裂纹包括表面裂纹、裂纹扩展、裂纹闭合、迟滞效应、疲劳试验方法以及实例分析。 强度设计包括疲劳寿命预测、损伤容限、耐久性设计以及实例分析。3. 课程与其他课程的关系：先修课程：高等代数I、空间解析几何I、材料力学、弹性力学；并行课程：海洋平台结构、海洋平台结构课程设计；后置课程：毕业设计。本课程与上述课程等构成了海洋工程结构强度设计系列课程群，内容和要求各有侧重、联系密切。二、课程目标本课程目标是为船舶与海洋工

4、程类专业学生专业能力进行培养，引导学生用力学语言和思维来描述和解决实际问题的能力，增强沟通能力和团队合作意识。到课程结束时，学生应能： （1）对实际问题建立疲劳及断裂力学模型，理解这些模型的求解算法、并对基本问题给出书面的计算过程； （2）提高力学理论分析能力，理解疲劳与断裂力学的理论以及工程实例，利用这些理论进行简单应用。 （3）利用计算机软件（ABAQUS等）对所建立的力学模型进行求解、并对结果进行合理分析、提供合理的决策依据； （4）针对实际问题开展小组研究（包括问题简化假设、建模、求解、结果分析、模型修正等），并通过口头报告或书面研究报告形式提供研究结果；激发同学深入理解疲劳与断裂力学

5、所表达的人们处理实际问题时所遵循的理念，提升提出问题并解决问题的能力。三、学习要求要完成所有的课程任务，学生必须： （1）按时上课,上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程将包含较多的随堂练习、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。 （2）按时完成常规练习作业。这些作业要求学生按书面形式提交，只有按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。 （3）完成教师布置的一定量的阅读文献和背景资料、案例分析、理论探讨和算法软件应用等作业，其中大部分内容要求以小组合作形式完成。这些作业能加深对课程内容的理解、促进同学间的相互学

6、习、并能引导对某些问题和理论的更深入探讨。四、教学进度序号专题主题计划课时主要内容概述实验实践内容1绪论疲劳与断裂简介2疲劳与断裂实例2应力疲劳S-N曲线法2S-N曲线分析、试验方法、数据拟合方法缺口疲劳2缺口疲劳实例、试验方法、数据拟合方法3疲劳应用统计学基础疲劳数据的分散性2疲劳数据分析、试验方法、数据处理正态分布与威布尔分布2随机数据分析与处理4应变疲劳应力-应变响应2单调应力-应变响应、循环应力应变响应应变疲劳性能2循环软化、变幅循环响应计算5断裂失效与断裂控制设计控制断裂的三个基本因素2结构中的裂纹、应力强度因子6表面裂纹拉伸载荷下的裂纹2埋藏裂纹与表面裂纹弯曲载荷下的裂纹2表面裂纹

7、的应力强度因子7弹塑性断裂力学简介塑性力学2材料的屈服、裂纹尖端的屈服COD测试2COD测试方法、弹塑性断裂控制设计8疲劳裂纹扩展疲劳裂纹扩展速率2Paris曲线法、试验方法影响疲劳裂纹扩展的因素2腐蚀疲劳、变幅疲劳9疲劳寿命预测和抗疲劳设计疲劳设计4损伤容限设计。耐久性设计五、参考教材与主要参考书1、选用教材： 疲劳与断裂 陈传尧著，华中科技大学出版社，2002年1月出版。2、主要参考书： 1工程断裂力学 陆毅中著，西安交通大学出版社，1986年12月出版。 2船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析 胡毓仁 陈伯真著，人民交通出版社，1996年12月出版。 六、成绩评定（一）考核方式 C ：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他（二）成绩综合评分体系： 成绩综合评分体系比例%1.课下作业、课堂讨论及平常表现20%2.平时测验成绩20%3.期末考试成绩60%总计七、学术诚信学习成果不能