本文關鍵詞：海洋工程結(jié)構(gòu)的腐蝕疲勞壽命評估方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)服役期間,結(jié)構(gòu)物會遭受腐蝕與疲勞的聯(lián)合作用,二者之間有著明顯的相互促進作用。然而,目前人們?nèi)詫⒏g問題與疲勞問題單獨考慮或者簡單疊加,忽略腐蝕疲勞的本質(zhì),帶來的普遍問題是疲勞強度計算結(jié)果誤差難以控制,甚至存在數(shù)量級的誤差。 由于實驗室無法模擬復雜的海洋環(huán)境,因此只有實海掛片腐蝕數(shù)據(jù)才能應用于實際工程結(jié)構(gòu)。本文對8種海洋工程用鋼實海掛片腐蝕數(shù)據(jù)進行分析,其腐蝕深度與暴露時間符合冪函數(shù)模型；通過電化學實驗及對腐蝕控制因素的分析,論證實海掛片腐蝕數(shù)據(jù)在有應力條件下應用的可行性；基于腐蝕熱力學及動力學方程,分析金屬的力學化學效應,建立考慮力學因素的新型非線性腐蝕模型。 譜分析方法是目前船舶與海洋工程領域常用的疲勞強度評估方法。本文結(jié)合ABS規(guī)范推薦的譜分析方法以及新型非線性腐蝕模型,提出一種評估海洋工程結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞損傷的新方法。整個評估過程中需要根據(jù)腐蝕損傷對有限元模型進行不斷修正,本文基于ANSYS有限元分析軟件,采用APDL及MATLAB編程語言對評估過程進行參數(shù)化及模塊化編程,開發(fā)了一套海洋工程結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞評估軟件。本軟件考慮了實際工程中可能出現(xiàn)評估區(qū)域板厚及腐蝕類型不一致等復雜情況,具有一定的通用性。 本文提出的評估方法是以腐蝕疲勞機理為基礎,考慮疲勞與腐蝕的耦合作用,更接近于工程實際情況。采用新方法計算得到的結(jié)構(gòu)疲勞損傷與采用不考慮力學因素腐蝕模型的計算結(jié)果比較發(fā)現(xiàn),隨著腐蝕年限的增加,二者相差越來越明顯。因此,對于服役期長且結(jié)構(gòu)整體應力水平較高的海洋工程結(jié)構(gòu)來說,采用新方法能夠更準確的評估其腐蝕疲勞壽命。
【關鍵詞】：腐蝕疲勞 耦合作用 力學化學效應 譜分析方法 腐蝕模型 評估軟件
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要工作內(nèi)容12-14
• 2 海洋工程用鋼在海水中腐蝕機理和規(guī)律研究14-22
• 2.1 海洋工程用鋼腐蝕數(shù)據(jù)的來源14
• 2.2 海洋工程用鋼在海水全浸區(qū)腐蝕規(guī)律14-15
• 2.2.1 海洋工程用鋼的介紹14
• 2.2.2 海洋工程用鋼的腐蝕類型及機理14-15
• 2.3 海洋工程用鋼在海水中腐蝕動力學規(guī)律研究及物理數(shù)學模型的建立15-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 海洋工程用鋼腐蝕疲勞機理研究22-27
• 3.1 腐蝕疲勞機理與影響因素概述22
• 3.2 應變腐蝕電池模型的建立22-26
• 3.3 本章小結(jié)26-27
• 4 考慮應力因素的腐蝕物理數(shù)學模型的建立27-35
• 4.1 實海掛片腐蝕數(shù)據(jù)在有應力條件下應用的可行性27-31
• 4.1.1 腐蝕速度的控制步驟27-29
• 4.1.2 外力加速海洋工程用鋼在海水中的腐蝕速率29-31
• 4.2 建立考慮力學因素的腐蝕數(shù)學模型31-34
• 4.3 本章小結(jié)34-35
• 5 不同腐蝕模型下焊接結(jié)構(gòu)熱點應力變化規(guī)律35-46
• 5.1 有限元數(shù)值分析方法概述35-36
• 5.2 平面應變單元焊接接頭模型36-40
• 5.2.1 有限元模型建立36
• 5.2.2 網(wǎng)格尺寸對熱點應力的影響36-39
• 5.2.3 考慮腐蝕因素的熱點應力變化39-40
• 5.3 變厚度殼單元焊接接頭40-44
• 5.3.1 實體模型的建立40-42
• 5.3.2 考慮腐蝕因素的熱點應力變化42-43
• 5.3.3 腐蝕疲勞壽命計算43-44
• 5.4 計算結(jié)果分析44-45
• 5.5 本章小結(jié)45-46
• 6 不同腐蝕模型下船體結(jié)構(gòu)腐蝕疲勞強度評估46-60
• 6.1 疲勞強度評估方法的選取46-47
• 6.2 海況的確定47-49
• 6.3 波浪譜的確定49-50
• 6.4 疲勞評估區(qū)域的選取及精細有限元模型的建立50-52
• 6.5 不同腐蝕模型的選取52-53
• 6.6 應力響應函數(shù)及各階響應譜矩53-57
• 6.7 S～N曲線的確定57
• 6.8 疲勞累積損傷計算及疲勞強度評估57-59
• 6.9 本章小結(jié)59-60
• 7 工程化評估軟件60-65
• 7.1 軟件功能介紹60-61
• 7.2 軟件關鍵技術及測試61-62
• 7.3 軟件使用說明62-64
• 7.4 本章小結(jié)64-65
• 8 結(jié)論與展望65-66
• 8.1 結(jié)論65
• 8.2 展望65-66
• 參考文獻66-70
• 附錄A 應力響應函數(shù)曲線圖匯總70-78
• 附錄B 疲勞損傷累積公式推導78-80
• 基金項目信息80-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況81-82
• 致謝82-83

【參考文獻】

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本文編號：377861