本文關(guān)鍵詞：考慮初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度研究

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【摘要】：現(xiàn)實(shí)中的FPSO結(jié)構(gòu)與理想狀態(tài)相比,必然存在著缺陷損傷,在船舶與海洋工程中把這類情況統(tǒng)稱為初始缺陷。很多存在初始缺陷的船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)在服役期間發(fā)生了災(zāi)難性事故,不僅嚴(yán)重危害了工作人員的人身安全,而且造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此為了反映FPSO結(jié)構(gòu)的真實(shí)狀態(tài),在校核其極限承載力時要考慮初始缺陷的影響。本文采用非線性有限元軟件ANSYS來分析初始變形、殘余應(yīng)力和凹陷三種初始缺陷對FPSO結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的影響,重點(diǎn)考慮這三種形式的初始缺陷對加筋板結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的影響,并在此基礎(chǔ)上研究三種缺陷作用于FPSO艙段結(jié)構(gòu)上時極限彎矩的變化規(guī)律。圍繞上述目標(biāo),本文主要開展了以下工作:(1)在研究初始變形對加筋板結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的影響時,本文主要采用板型初始變形、加筋側(cè)移型初始變形和加筋梁柱型初始變形三種形式,通過APDL語言改變節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)初始變形的加載,研究軸向壓縮載荷作用下,加筋板結(jié)構(gòu)在不同板厚、不同幅值比(平均幅值不變)和輕微、一般和嚴(yán)重三種情況下極限強(qiáng)度的變化趨勢。結(jié)果表明,板厚越厚,加筋板承載力越大;在平均幅值不變的情況下,幅值比對加筋板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度影響很小;初始變形越嚴(yán)重,對結(jié)構(gòu)承載力影響越大。(2)本文通過把殘余應(yīng)力編成初應(yīng)力文件的形式加載到加筋板結(jié)構(gòu)中,主要分析熱軋殘余應(yīng)力和焊接殘余應(yīng)力兩種形式,考慮含殘余應(yīng)力加筋板在軸向壓力下極限強(qiáng)度的變化趨勢,并且通過熱分析分析在不同板厚和焊材高度下殘余應(yīng)力的分布情況。結(jié)果表明,殘余應(yīng)力對加筋板極限強(qiáng)度有顯著地影響,但網(wǎng)格大小在其中的影響甚微。(3)采用非線性有限元軟件ANSYS模擬含凹陷加筋板在單軸壓縮載荷作用下極限強(qiáng)度的變化趨勢。本文采用球撞擊加筋板形成凹陷,選取三種典型的凹陷位置,即板格中間、翼板中間和板格所在加筋處中間。保持撞擊后的變形狀態(tài),在加筋板的一側(cè)施加逐步增加的軸向壓力,以獲得其崩潰狀態(tài),最終得到凹陷損傷加筋板的極限強(qiáng)度,并分析五種不同的速度和不同的重量對加筋板極限強(qiáng)度的影響。計(jì)算結(jié)果表明:凹陷的存在削弱加筋板的極限強(qiáng)度,而且隨著凹陷面積和凹陷深度的增加,極限強(qiáng)度減小更加明顯;凹陷面積相對于凹陷深度對加筋板極限強(qiáng)度的影響更大;凹陷在板格中間對加筋板的承載能力影響最大。(4)在上述研究的基礎(chǔ)上,考慮三種初始缺陷同時作用時加筋板結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的變化趨勢,并與單獨(dú)考慮時的極限強(qiáng)度進(jìn)行對比研究。結(jié)果表明初始缺陷同時存在時對加筋板承載力的影響更大,同時殘余應(yīng)力相對于初始變形和凹陷對結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的削弱影響更大。(5)建立FPSO艙段結(jié)構(gòu),在甲板板上加載凹陷和殘余應(yīng)力,在船底內(nèi)板上加載初始變形和凹陷,研究在中垂和中拱狀態(tài)下,含初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)極限彎矩的變化規(guī)律。有限元計(jì)算結(jié)果表明,中拱狀態(tài)下的極限彎矩值大于在中垂?fàn)顟B(tài)下的極限彎矩值;初始缺陷的存在不僅改變了結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況,而且降低了結(jié)構(gòu)的極限承載力。
【關(guān)鍵詞】：初始缺陷 FPSO 極限強(qiáng)度 加筋板 非線性有限元分析
【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】：2016
【分類號】：U661.43
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 研究的背景和意義13-14
• 1.2 初始缺陷和極限強(qiáng)度的研究發(fā)展現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 初始缺陷國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究內(nèi)容17-19
• 第2章 含初始變形加筋板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度19-41
• 2.1 引言19
• 2.2 計(jì)算模型19-20
• 2.2.1 模型參數(shù)19-20
• 2.2.2 初始變形20
• 2.3 結(jié)果分析20-39
• 2.3.1 板厚的影響20-25
• 2.3.2 不同撓曲幅值比的影響25-32
• 2.3.3 四種情況的板型初始變形32-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第3章 含殘余應(yīng)力加筋板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度41-51
• 3.1 引言41
• 3.2 計(jì)算模型41-42
• 3.3 殘余應(yīng)力公式42-43
• 3.3.1 熱軋殘余應(yīng)力42-43
• 3.3.2 焊接殘余應(yīng)力43
• 3.4 焊接熱分析特點(diǎn)43-47
• 3.4.1 焊接熱分析結(jié)果44-47
• 3.5 結(jié)果分析47-50
• 3.5.1 熱軋殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果47-48
• 3.5.2 焊接殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果48-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 含凹陷加筋板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度51-83
• 4.1 引言51
• 4.2 非線性有限元分析理論51-52
• 4.3 計(jì)算模型52-53
• 4.4 凹陷區(qū)域的模擬53-54
• 4.5 結(jié)果分析54-81
• 4.5.1 不同重量的球撞擊位置(1)處54-61
• 4.5.2 不同重量的球撞擊位置(2)處61-66
• 4.5.3 不同重量的球撞擊位置(3)處66-70
• 4.5.4 不同速度的球撞擊位置(1)處70-73
• 4.5.5 不同速度的球撞擊位置(2)處73-75
• 4.5.6 不同速度的球撞擊位置(3)處75-78
• 4.5.7 改變局部坐標(biāo)78-81
• 4.6 本章小結(jié)81-83
• 第5章 含初始缺陷加筋板結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度83-99
• 5.1 引言83
• 5.2 計(jì)算模型83-84
• 5.3 結(jié)果分析84-97
• 5.3.1 初始變形和凹陷的疊加84-96
• 5.3.2 三種初始缺陷的疊加96-97
• 5.4 本章小結(jié)97-99
• 第6章 含初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度研究99-107
• 6.1 引言99
• 6.2 初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)有限元模型99-100
• 6.3 結(jié)果分析100-106
• 6.3.1 完整FPSO結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度100-101
• 6.3.2 含初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度101-106
• 6.4 本章小結(jié)106-107
• 總結(jié)與展望107-109
• 一、總結(jié)107-108
• 二、展望108-109
• 參考文獻(xiàn)109-113
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文113-115
• 致謝115

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1 潘千里;;簡化非線性極限強(qiáng)度曲線的極限平衡條件及其應(yīng)用[J];水利學(xué)報(bào);1966年01期

2 皮永林;;混凝土迭合梁的極限強(qiáng)度[J];武漢建材學(xué)院學(xué)報(bào);1982年03期

3 雍致盛;;壓桿極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)[J];公路;1987年06期

4 胡勇,崔維成;無加筋平板極限強(qiáng)度的簡化解析法與規(guī)范公式的比較[J];中國造船;2003年02期

5 胡勇,崔維成;具有裂紋缺陷的板和加筋板格在聯(lián)合載荷作用下的剩余極限強(qiáng)度[J];船舶力學(xué);2003年01期

6 張錦飛,崔維成;三種船型結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度分析比較[J];船舶力學(xué);2003年04期

7 胡勇,崔維成;平板在組合載荷作用下的極限強(qiáng)度預(yù)報(bào)的一種簡化解析法(英文)[J];船舶力學(xué);2003年06期

8 陸蓓,劉濤,崔維成;深海載人潛水器耐壓球殼極限強(qiáng)度研究[J];船舶力學(xué);2004年01期

9 張少雄,余友誼;有凹痕的板在軸向壓力作用下的極限強(qiáng)度[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版);2004年03期

10 俞銘華;王仁華;王自力;李良碧;;深海載人潛水器有開孔耐壓球殼的極限強(qiáng)度[J];中國造船;2005年04期

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1 祁恩榮;崔維成;萬正權(quán);;大型雙殼油船舶體極限強(qiáng)度比較研究(英文)[A];2005年船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 祁恩榮;崔維成;;損傷船舶極限強(qiáng)度可靠性分析[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

3 師桂杰;Atilla Incecik;王德禹;;含裂紋損傷的船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析[A];紀(jì)念徐秉漢院士船舶與海洋結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

4 秦洪德;王雷;劉明瑞;;船體極限強(qiáng)度評估的理想結(jié)構(gòu)單元法研究綜述[A];紀(jì)念徐秉漢院士船舶與海洋結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

5 裴志勇;藤久保昌彥;矢尾哲也;;受損船底板極限強(qiáng)度研究[A];第22屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ冊[C];2013年

6 王佳穎;張世聯(lián);;縱向箱型梁艙段極限強(qiáng)度試驗(yàn)研究[A];2011年中國造船工程學(xué)會優(yōu)秀論文集[C];2012年

7 嵇春艷;張峗;;半潛式平臺全壽命期極限強(qiáng)度隨機(jī)預(yù)報(bào)方法研究[A];中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會海洋鋼結(jié)構(gòu)分會2010年學(xué)術(shù)會議暨第六屆理事會第三次會議論文集[C];2010年

8 舒鑫;吳劍國;洪英;;破損后船體剩余極限強(qiáng)度的分析[A];紀(jì)念徐秉漢院士船舶與海洋結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

9 楊平;許明財(cái);潘晉;;船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的影響因素及敏感度分析[A];2004年船舶與海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

10 任慧龍;李陳峰;;基于遞增塑性破壞的船體極限強(qiáng)度分析研究[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

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1 師桂杰;集裝箱船船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究[D];上海交通大學(xué);2011年

2 孫克淋;具有缺陷板的船體極限強(qiáng)度可靠性分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

3 江曉俐;基于船舶總縱極限強(qiáng)度的可靠性研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

4 王芳;具有裂紋損傷的船舶結(jié)構(gòu)剩余極限強(qiáng)度分析[D];上海交通大學(xué);2007年

5 馮亮;基于強(qiáng)度穩(wěn)定綜合理論的船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

6 楊平;船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度及破損剩余強(qiáng)度的研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

7 尚高峰;輕量化船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究[D];中國艦船研究院;2011年

8 王燕舞;考慮腐蝕影響船舶結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度研究[D];上海交通大學(xué);2008年

9 張婧;艦船結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的非線性響應(yīng)及可靠性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

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1 石曉彥;含裂紋損傷FPSO結(jié)構(gòu)的剩余極限強(qiáng)度研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

2 舒鑫;破損后船舶剩余極限強(qiáng)度及可靠性分析[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

3 李繼中;考慮低溫影響的LNG船極限強(qiáng)度與剩余極限強(qiáng)度研究[D];上海交通大學(xué);2015年

4 李賀;W2000C 80塔架強(qiáng)度問題的研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 李磊;基于FDM成型技術(shù)的3D打印工件機(jī)械性能及質(zhì)量研究分析[D];華南理工大學(xué);2016年

6 李彥娜;鋁合金加筋板結(jié)構(gòu)軸壓極限強(qiáng)度研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 錢鵬;考慮初始缺陷FPSO結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

8 謝天;基于全壽命周期的船體極限強(qiáng)度計(jì)算方法研究[D];上海交通大學(xué);2010年

9 劉斌;小水線面雙體船極限強(qiáng)度研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

10 于麟川;船體總縱極限強(qiáng)度簡化計(jì)算方法的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

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本文編號：808464