1.1选题背景

近年来我国邮轮产业的发展得到了业界的广泛关注和政府的大力支持，最近更是达到了前所未有的热度。 2014年3月，交通运输部发布《关于促进我国邮轮运输业持续健康发展的指导意见》；2014年10月，中国船舶工业集团与嘉年华集团、意大利芬坎蒂尼集团签署谅解备忘录；2014年12月，国家旅游局发布《中国邮轮旅游发展总体规划》；2015年9月，工业和信息化部和国家发改委等六部委联合发布《关于促进旅游装备制造业发展的实施意见》，提出加快实现邮轮的自主设计和建造。2017年2月22日，在中意两国领导人的见证下，中国船舶工业集团公司与美国嘉年华集团、意大利芬坎蒂尼集团签署我国首艘国产大型邮轮建造备忘录协议（MOA），作为中国首艘国产大型邮轮建造备忘录协议，这是国产邮轮项目迈进实质性步伐的重要象征。

邮轮以内装设计的考究、布局的陆上化和娱乐的多样化被称为“海上移动城市”，并且是国际造船业公认的高技术、高附加值、高可靠性的“三高”船舶，也因其设计建造的难度及惊人的造价，被誉为世界造船界皇冠上的明珠。大型豪华邮轮的建造工程复杂、管理和技术难度大、施工和配套环节多，有很高的风险性。从世界范围来看，世界许多发达国家的造船业重心已向豪华邮轮方面转移，但欧洲凭借其技术、经验和设备供应方面的优势，一直保持着豪华邮轮建造的领先地位。目前，豪华邮轮是中国船舶工业最后一块尚未开发的领地。通过中国交通运输协会的统计，过去五年中国邮轮市场年均增长率达到45%，正常估计到 2020年国内出境游客将会超过 200万人次，当前局势影响下，发展邮轮产业是必然趋势。

1.2 研究意义

与传统大型船舶相比，大型邮轮上层建筑有以下几个不同之处：（1）大型邮轮对于结构强度要求极高，直接计算工作量大；（2）邮轮上层建筑高大，各甲板舱室众多，结构复杂；（3）为满足观景和娱乐需求，舷侧开口大而密集，梁的跨度大（4）上层建筑内设施繁杂，布置的管路线缆繁多，腹板开口尺寸增大。

这些新型结构都对上层建筑的疲劳强度提出了新的要求，而疲劳破坏是结构失效的主要形式之一，因此校核游轮的疲劳强度是至关重要的。但是传统船舶的疲劳校核规范已不能满足要求，而国外具备游轮设计或建造能力的单位或企业对设计资料和设计方法严格封锁。因此，大型游轮的建造，局部结构修改设计及国产化进程对自足的疲劳强度的校核以及结构的抗疲劳设计提出了迫切的需求。

1.3 疲劳研究综述

1.3.1 疲劳的定义及特点

强度、刚度和疲劳寿命是对工程结构和机械使用的三个基本要求。疲劳破坏是工程结构和机械失效的主要原因之一，疲劳一词的英文是fatigue，意思是“劳累、疲倦”。作为专业术语，用来表达材料在循环载荷作用下的损伤和破坏。国际标准化组织（ISO）在1964年发表的报告《金属疲劳试验的一般原理》中对疲劳所做的定义是：“金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做疲劳，虽然在一般情况下，这个术语特指那些导致开裂或破坏的性能变化”。这一描述也普遍适用于非金属材料。在常温工作下的结构和机械的疲劳破坏取决于外载的大小，从微观上看，疲劳裂纹的萌生都和局部微观塑性有关，但从宏观上看，在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用，此时疲劳寿命较长，称为应力疲劳或高周疲劳;在循环应力水平较高时，塑性应变起主导作用，此时疲劳寿命较短，称为应变疲劳或低周疲劳。

疲劳破坏主要有以下几个特点：（1）疲劳破坏是在循环的交变载荷的作用下，往往破坏的时候还远远没有达到材料拉伸强度极限条件，这时发生疲劳破坏。（2）疲劳破坏时显著塑性变形的脆性断裂，是突然发生断裂，无法预知，无法再先期可以得到预警，所以造成的损失比较大。（3）疲劳破坏主要集中在局部的区域，并非整个船体结构的损坏。但是不断变化的海洋环境，会使得这些局部的区域的应力累积升高，发展到较高的应力集中区域。（4）疲劳破坏过程是累积损伤的过程，达到破坏的最后表现需要一定的时间累积。