【摘要】：腐蝕和裂紋損傷作為海洋平臺不可避免的兩種損傷形式,它們不僅會削弱平臺構(gòu)件的強度,更會威脅到平臺整體的安全性。因此,正確分析和評估腐蝕和裂紋損傷下平臺構(gòu)件和結(jié)構(gòu)整體的極限強度對結(jié)構(gòu)維護(hù)及維修和延長其使用壽命具有重要的意義。本文以導(dǎo)管架平臺的圓管構(gòu)件、節(jié)點和整體結(jié)構(gòu)作為研究對象,分析裂紋構(gòu)型(裂紋位置、裂紋長度)、腐蝕形式(點蝕、均勻腐蝕)和腐蝕強度影響其極限強度的規(guī)律,并重點關(guān)注腐蝕與裂紋聯(lián)合后對結(jié)構(gòu)性能的不利影響,具體工作和結(jié)論如下:(1)應(yīng)用ANSYS有限元軟件建立含腐蝕和裂紋損傷的圓管構(gòu)件、節(jié)點和多尺度平臺有限元模型,通過與已有文獻(xiàn)中的模型對比,驗證了所建模型的正確性。(2)分析圓管構(gòu)件在軸向荷載(軸壓和軸拉)作用下,腐蝕和裂紋的單獨和聯(lián)合損傷對圓管極限荷載的影響。研究結(jié)果表明:圓管的極限荷載隨裂紋長度的增加而減小,隨裂紋傾斜角度的增加而增大,隨著腐蝕強度的增加而減小;在計算具有傾斜角度β的裂紋圓管的極限荷載時,可以通過將裂紋長度(λ)乘以傾斜角度(β)的余弦值把具有傾斜角度的裂紋簡化成沒有傾斜角度的裂紋;相同腐蝕體積下,點蝕損傷對圓管極限荷載的削弱比均勻腐蝕對圓管極限荷載的削弱大的多;腐蝕和裂紋聯(lián)合損傷下,裂紋圓管的極限荷載同樣隨裂紋長度的增加而減小,隨裂紋傾斜角度的增加而增大,隨腐蝕強度的增加而減小。(3)分析TT型節(jié)點的某一支管軸向加載時,腐蝕和裂紋的單獨和聯(lián)合損傷對節(jié)點極限強度的影響。研究結(jié)果表明:相比于比其他位置,裂紋處于受載支管的焊縫時,對節(jié)點極限強度的削弱明顯大的多,且該位置的裂紋會隨著裂紋長度的增加而進(jìn)一步削弱節(jié)點的極限強度;腐蝕損傷下,節(jié)點的極限強度主要受主管上腐蝕損傷的影響,隨著腐蝕強度的增加而減小;同體積腐蝕下,點蝕損傷和均勻腐蝕對節(jié)點極限強度削減的差異不大;腐蝕和裂紋聯(lián)合損傷下節(jié)點的極限強度隨裂紋長度的增加而減小,也隨著腐蝕強度的增加而減小。(4)基于多尺度有限元分析方法,研究水平冰荷載作用下,海洋平臺關(guān)鍵節(jié)點處的腐蝕和裂紋損傷對整體結(jié)構(gòu)極限強度的影響。研究結(jié)果表明:處于節(jié)點特殊部位的裂紋損傷才會對海洋平臺整體結(jié)構(gòu)強度有明顯影響,且隨著裂紋長度的增加,平臺強度逐漸減小;同體積腐蝕下,平臺關(guān)鍵節(jié)點主管上均勻腐蝕對平臺強度的削弱程度要比點蝕對平臺強度的削弱程度要大;腐蝕和裂紋的聯(lián)合損傷下,平臺極限強度隨關(guān)鍵位置處裂紋長度的增加而減小,也隨著腐蝕強度的增加而減小。(5)通過比較單一腐蝕損傷、單一裂紋損傷和兩種損傷聯(lián)合作用下圓管構(gòu)件、TT型節(jié)點和整體結(jié)構(gòu)的極限強度發(fā)現(xiàn),腐蝕和裂紋聯(lián)合作用下對結(jié)構(gòu)極限強度的削減可以通過將單一腐蝕損傷對結(jié)構(gòu)極限強度的削減和單一裂紋損傷對結(jié)構(gòu)極限強度的削減相加來保守估計。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.38

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本文編號：2620598