在現(xiàn)代船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物中通常存在著大量的高強(qiáng)度鋼焊接結(jié)構(gòu)件,通過它們將船舶的各個部分連接成為一個整體。這些焊接結(jié)構(gòu)中包括常見的平板焊接接頭以及浮式儲油結(jié)構(gòu)物中的典型船用焊接接頭等。這些焊接接頭在焊接過程中不可避免的產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力并對整體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響,而高強(qiáng)度鋼又對焊接殘余應(yīng)力較為敏感。這些焊接結(jié)構(gòu)在服役過程中長期受到來自波、浪、流等引起的交變載荷作用,導(dǎo)致其焊縫區(qū)域易產(chǎn)生裂紋,長此以往終將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂。目前對于考慮殘余應(yīng)力變化帶來的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響的研究較少,因此開展殘余應(yīng)力對典型焊接接頭疲勞強(qiáng)度影響研究對合理的評估和預(yù)報焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度具有重要的參考價值。本文基于熱-彈塑性和斷裂力學(xué)等相關(guān)理論,對高強(qiáng)度鋼典型焊接接頭的殘余應(yīng)力及對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響進(jìn)行研究。主要的研究工作及結(jié)論如下:（1）對長焊縫高強(qiáng)度鋼對接焊平板模型1、高強(qiáng)度鋼對接焊平板模型2以及船用典型焊接接頭進(jìn)行殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬研究,并通過中子衍射法對模型2進(jìn)行試驗研究,結(jié)果顯示數(shù)值模擬與試驗測量結(jié)果較為吻合。模型1和模型2的橫向焊接殘余拉應(yīng)力的峰值位置均出現(xiàn)在焊趾附近,而遠(yuǎn)離焊縫的區(qū)域應(yīng)力分布相對較小... 

【文章來源】：江蘇科技大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
        1.2.1 疲勞強(qiáng)度研究現(xiàn)狀
        1.2.2 焊接殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀
        1.2.3 考慮殘余應(yīng)力的裂紋擴(kuò)展研究現(xiàn)狀
        1.2.4 裂紋擴(kuò)展影響下殘余應(yīng)力重分布的研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
        1.3.1 本文主要研究內(nèi)容
第2章 焊接有限元分析與疲勞裂紋擴(kuò)展基礎(chǔ)理論
    2.1 焊接有限元分析
        2.1.1 焊接有限元數(shù)值模擬分析方法
        2.1.2 焊接有限元分析的特點
        2.1.3 焊接過程的有限元分析簡化
    2.2 焊接溫度場有限元分析基礎(chǔ)理論
        2.2.1 焊接熱源模型分類
        2.2.2 焊接傳熱基本定律
        2.2.3 焊接溫度場的微分方程及邊界條件
        2.2.4 焊接溫度場有限元求解
    2.3 焊接應(yīng)力場有限元分析基礎(chǔ)理論
        2.3.1 應(yīng)力應(yīng)變計算準(zhǔn)則
        2.3.2 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
        2.3.3 應(yīng)力場求解有限元方程
    2.4 裂紋擴(kuò)展相關(guān)理論
        2.4.1 裂紋擴(kuò)展模型
        2.4.2 疲勞裂紋的形成及影響裂紋擴(kuò)展的因素
        2.4.3 疲勞裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則
第3章 完整平板對接焊接接頭殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究
    3.1 焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬分析流程
    3.2 長焊縫平板模型1焊接殘余應(yīng)力有限元分析
        3.2.1 研究對象及尺寸
        3.2.2 有限元模型及焊接工藝參數(shù)
        3.2.3 材料參數(shù)
        3.2.4 溫度場數(shù)值模擬結(jié)果
        3.2.5 殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果
    3.3 平板模型2焊接殘余應(yīng)力有限元分析
        3.3.1 研究對象及尺寸
        3.3.2 焊接工藝參數(shù)及網(wǎng)格模型
        3.3.3 焊接溫度場及殘余應(yīng)力場模擬結(jié)果
    3.4 平板模型2焊接殘余應(yīng)力試驗驗證
        3.4.1 試驗對象及目的
        3.4.2 殘余應(yīng)力測量方法
        3.4.3 測點方案
        3.4.4 測量設(shè)備及調(diào)試
        3.4.5 測量結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 完整船用典型焊接接頭殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究
    4.1 船用典型焊接接頭幾何模型及材料參數(shù)
        4.1.1 幾何模型及尺寸
        4.1.2 焊接工藝及材料參數(shù)
    4.2 船用典型焊接接頭焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 船用典型焊接接頭溫度場數(shù)值模擬結(jié)果
        4.2.4 船用典型焊接接頭應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果
    4.3 完整船用典型焊接接頭外載荷下殘余應(yīng)力變化及釋放研究
        4.3.1 邊界條件及載荷
        4.3.2 結(jié)構(gòu)加載后殘余應(yīng)力變化研究
        4.3.3 外載荷作用下殘余應(yīng)力的釋放研究
        4.3.4 不同外載荷作用下殘余應(yīng)力的釋放情況
    4.4 本章小結(jié)
第5章 含初始裂紋的典型焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
    5.1 含初始裂紋的長焊縫平板模型1殘余應(yīng)力重分布研究
        5.1.1 初始裂紋的位置
        5.1.2 初始裂紋的導(dǎo)入
        5.1.3 含初始裂紋的模型1 殘余應(yīng)力重分布研究
    5.2 含初始裂紋的船用典型焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
        5.2.1 初始裂紋的位置
        5.2.2 初始裂紋的導(dǎo)入及含裂紋模型
        5.2.3 含初始裂紋的船用焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
    5.3 本章小結(jié)
第6章 考慮殘余應(yīng)力重分布的典型焊接接頭裂紋擴(kuò)展研究
    6.1 疲勞裂紋擴(kuò)展有限元方法
    6.2 影響裂紋擴(kuò)展的因素
    6.3 長焊縫平板模型1表面裂紋擴(kuò)展研究
        6.3.1 疲勞載荷及擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置
        6.3.2 表面裂紋尺寸及擴(kuò)展規(guī)律
        6.3.3 裂紋面形狀變化規(guī)律
        6.3.4 裂紋擴(kuò)展中殘余應(yīng)力的重分布研究
    6.4 船用典型焊接接頭疲勞裂紋擴(kuò)展研究
        6.4.1 疲勞載荷及擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置
        6.4.2 表面裂紋擴(kuò)展規(guī)律
        6.4.3 裂紋面形狀變化規(guī)律
        6.4.4 殘余應(yīng)力重分布規(guī)律
        6.4.5 應(yīng)力強(qiáng)度因子變化規(guī)律
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文的主要工作及相關(guān)結(jié)論
    7.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[10]焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力研究[D]. 佘昌蓮.武漢理工大學(xué) 2006



本文編號：3016745