本文關(guān)鍵詞：船舶與海洋工程焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞研究

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【摘要】：在船舶與海洋工程實際中,多數(shù)的焊接結(jié)構(gòu)是處于多軸疲勞損傷狀態(tài)。引起焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞的原因主要有三個方面：一是焊接結(jié)構(gòu)本身受到不同類型載荷的聯(lián)合作用；二是焊接部位復(fù)雜的幾何外形,三是復(fù)雜的焊接殘余應(yīng)力場,導(dǎo)致局部區(qū)域處于多向應(yīng)力狀態(tài)。而至今人們過于集中研究簡單的單軸疲勞問題,是導(dǎo)致疲勞斷裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。大量研究結(jié)果表明,多軸疲勞在損傷機理上就和單軸疲勞存在較大差異,傳統(tǒng)的單軸疲勞理論已經(jīng)遠遠滿足不了復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度設(shè)計和評估方面的需要。因此,研究復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞機理,建立能夠應(yīng)用于工程實際的焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞強度評估方法已成為將來的發(fā)展趨勢。 目前,規(guī)范上還沒有多軸疲勞評估的方法。國際上雖然提出了多種多軸疲勞壽命評估方法,但是還沒有方法可以應(yīng)用于實際的復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu),尤其是對于遭受復(fù)雜交變載荷作用的船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)。其主要原因是現(xiàn)有的方法難以處理焊趾處復(fù)雜且不斷變化的應(yīng)力狀態(tài)。另外,當前國際上多數(shù)的多軸疲勞方法均重點研究復(fù)雜載荷工況對焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞壽命的影響,對焊接殘余應(yīng)力的關(guān)注也較少。 本文工作主要分為兩個方面,首先針對現(xiàn)有方法難以處理焊趾處復(fù)雜交變應(yīng)力狀態(tài)的問題,提出了使用焊趾處沿板厚方向非線性峰值應(yīng)力為零的位置作為焊接接頭的疲勞評估點,可以直接計算焊趾處復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),能夠和多軸疲勞理論相結(jié)合,實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多軸疲勞評估,通過理論分析和數(shù)值計算驗證了提出的方法用于多軸疲勞強度預(yù)測的可行性和正確性,比傳統(tǒng)熱點應(yīng)力法更準確；其次針對當前多軸疲勞準則不考慮焊接殘余應(yīng)力的問題,提出了一種可以有效考慮高焊接殘余應(yīng)力的新多軸疲勞準則以及多軸疲勞壽命評估流程。利用公開發(fā)表的疲勞試驗數(shù)據(jù)進行數(shù)值分析,結(jié)果表明新準則可以有效考慮焊接殘余應(yīng)力,并且比目前國際成熟的多軸疲勞準則預(yù)測精度高。
【關(guān)鍵詞】：多軸疲勞 焊接結(jié)構(gòu) MWCM 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力 焊接殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U671.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 多軸疲勞研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)力準則10-11
• 1.2.2 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)變準則11-12
• 1.2.3 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)變能密度準則12-14
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容14-15
• 2 多軸疲勞損傷參量計算方法15-24
• 2.1 應(yīng)力張量15-16
• 2.2 應(yīng)力莫爾圓16-18
• 2.3 任意截面上應(yīng)力分量18-19
• 2.4 任意截面上正應(yīng)力幅值、平均值及最大值19-20
• 2.5 任意截面上剪切應(yīng)力幅值和平均值20-24
• 3 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力法24-35
• 3.1 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力定義24-28
• 3.2 零點位置計算28-30
• 3.3 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力法精度驗證30-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 4 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合MWCM的多軸疲勞壽命預(yù)測35-43
• 4.1 MWCM介紹35-37
• 4.2 多軸載荷工況下零點位置及零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定37-38
• 4.2.1 比例載荷作用下零點位置及零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定37-38
• 4.2.2 非比例載荷作用下零點位置及零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定38
• 4.3 應(yīng)力修正的考慮38-39
• 4.4 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合MWCM的多軸疲勞壽命預(yù)測39-42
• 4.5 小結(jié)42-43
• 5 一種新的考慮焊接殘余應(yīng)力的多軸疲勞壽命預(yù)測方法43-66
• 5.1 新模型介紹43-50
• 5.1.1 臨界面確定44
• 5.1.2 焊趾位置應(yīng)力特征44-45
• 5.1.3 新多軸疲勞模型45-50
• 5.2 新模型計算流程50-54
• 5.2.1 應(yīng)力修正考慮50
• 5.2.2 評估點應(yīng)力參量選取50-51
• 5.2.3 新模型計算流程51-54
• 5.3 熱點應(yīng)力法聯(lián)合新模型的多軸疲勞壽命預(yù)測54-61
• 5.3.1 應(yīng)力釋放焊接試件54-58
• 5.3.2 含有焊接殘余應(yīng)力的焊接試件58-61
• 5.4 零點結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合新模型的多軸疲勞壽命預(yù)測61-63
• 5.5 四種多軸疲勞壽命評估方法對比63-64
• 5.6 討論與小結(jié)64-66
• 5.6.1 討論64-65
• 5.6.2 小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻67-71
• 基金項目信息71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

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本文編號：573831