發(fā)布時間：2017-09-30 14:15

  本文關(guān)鍵詞：焊接殘余應(yīng)力對半潛式海洋平臺關(guān)鍵節(jié)點疲勞壽命影響研究

  更多相關(guān)文章： 半潛式海洋平臺 焊接殘余應(yīng)力 S-N曲線法 疲勞壽命

【摘要】：隨著焊接技術(shù)的發(fā)展和海洋平臺建造水平的提高，高強度鋼越來越多地應(yīng)用于船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物的關(guān)鍵部位。高強鋼的采用有利于提升結(jié)構(gòu)的強度，但其彈性模量并未提高，反而使得高強鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形及焊接殘余應(yīng)力問題更加突出，尤其是焊接殘余應(yīng)力的存在將會對結(jié)構(gòu)的疲勞壽命產(chǎn)生較大影響。因此，開展焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響研究具有十分重要的意義。 本文以半潛式海洋平臺為研究對象，從焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命影響機理出發(fā)，運用試驗和數(shù)值模擬手段對焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及其對疲勞壽命的影響做了大量分析。利用ANSYS軟件建立了半潛式海洋平臺的水動力模型，，開展了動力響應(yīng)分析，選擇其中典型工況作為計算工況；建立了半潛式海洋平臺結(jié)構(gòu)有限元模型，開展了結(jié)構(gòu)強度分析，確定了平臺結(jié)構(gòu)的疲勞熱點；最后對比分析了考慮殘余應(yīng)力和無殘余應(yīng)力影響時結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，得到了非常有工程意義的結(jié)論。本文主要研究內(nèi)容包括： （1）基于殘余應(yīng)力產(chǎn)生機理，開展了焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響機理研究，建立了基于殘余應(yīng)力的疲勞壽命分析方法，確定了分析流程； （2）以典型T型焊接結(jié)構(gòu)為研究對象，利用ANSYS軟件開展了焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究，確定了T型焊接結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律和特點；把焊接殘余應(yīng)力作為預應(yīng)力施加到T型焊接結(jié)構(gòu)上，進行了焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響研究；開展了T型焊接結(jié)構(gòu)疲勞試驗研究，通過試驗結(jié)果和有限元數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析，進一步討論焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響； （3）利用ANSYS軟件建立了半潛式海洋平臺水動力模型，根據(jù)設(shè)計波理論，采用AQWA軟件對目標平臺進行了波浪載荷預報。針對半潛式海洋平臺結(jié)構(gòu)模型選擇自存工況下4個典型危險工況進行了整體強度分析，確定了平臺結(jié)構(gòu)的熱點應(yīng)力位置； （4）從整體模型中提取半潛式海洋平臺疲勞熱點模型，采用網(wǎng)格細化技術(shù)，基于疲勞累積損傷理論和S-N曲線法獲得其疲勞壽命；以“熱點模型”為研究對象開展殘余應(yīng)力研究，獲得熱點結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布特點和規(guī)律；把分析得到的殘余應(yīng)力作為預應(yīng)力施加到熱點結(jié)構(gòu)模型上，利用S-N曲線法開展疲勞壽命研究，獲得考慮殘余應(yīng)力影響的熱點結(jié)構(gòu)的疲勞壽命；對比分析熱點結(jié)構(gòu)在無殘余應(yīng)力和考慮殘余應(yīng)力下的疲勞壽命，確定焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響。
【關(guān)鍵詞】：半潛式海洋平臺 焊接殘余應(yīng)力 S-N曲線法 疲勞壽命
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.381;U671.83
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-18
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究和發(fā)展狀況14-16
• 1.2.1 半潛式海洋平臺疲勞壽命研究14
• 1.2.2 焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命影響的試驗研究14-16
• 1.2.3 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)16-18
• 1.3.1 論文研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 論文關(guān)鍵技術(shù)17-18
• 第2章 基于焊接殘余應(yīng)力的疲勞強度分析基本理論18-29
• 2.1 焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響機理18-19
• 2.2 基于焊接殘余應(yīng)力的疲勞強度分析流程19-20
• 2.3 焊接溫度場有限元數(shù)值模擬20-23
• 2.3.1 焊接傳熱基本定律20-21
• 2.3.2 焊接溫度場的基本方程21-22
• 2.2.3 焊接溫度場的有限元求解22-23
• 2.4 焊接應(yīng)力場有限元數(shù)值模擬23-25
• 2.4.1 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系24
• 2.4.2 有限元基本方程24-25
• 2.4.3 焊接應(yīng)力場的有限元求解25
• 2.5 S-N 曲線法概述25-29
• 第3章 焊接殘余應(yīng)力對 T 型焊接接頭疲勞壽命影響研究29-44
• 3.1 引言29
• 3.2 有限元模擬過程關(guān)鍵問題的處理29-33
• 3.2.1 隨溫度變化的材料屬性29-30
• 3.2.2 相變潛熱的處理30
• 3.2.3 生死單元模擬焊料填充30-31
• 3.2.4 焊接熱源選取31-33
• 3.3 T 型焊接接頭試件疲勞試驗33-36
• 3.3.1 T 型焊接接頭試件設(shè)計33-34
• 3.3.2 疲勞試驗工裝設(shè)計34
• 3.3.3 疲勞試驗荷載確定34-35
• 3.3.4 疲勞試驗結(jié)果35-36
• 3.4 T 型焊接接頭試件有限元分析36-43
• 3.4.1 T 型焊接接頭殘余應(yīng)力有限元分析36-39
• 3.4.2 T 型焊接接頭疲勞壽命有限元分析39-43
• 3.4.2.1 邊界條件及疲勞荷載39-41
• 3.4.2.2 疲勞熱點應(yīng)力計算41
• 3.4.2.3 疲勞壽命計算41-43
• 3.4.2.4 計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析43
• 3.5 小結(jié)43-44
• 第4章 半潛式海洋平臺結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析及關(guān)鍵節(jié)點確定44-59
• 4.1 引言44
• 4.2 確定設(shè)計波參數(shù)的方法44-46
• 4.2.1 確定性設(shè)計波法44-45
• 4.2.2 隨機性設(shè)計波法45-46
• 4.3 典型工況46
• 4.4 半潛式海洋平臺有限元模型46-50
• 4.5 基于 ANSYS AQWA 的水動力分析50-54
• 4.6 半潛平臺總體強度有限元分析54-58
• 4.6.1 基于 ANSYS/AQWA 的平臺結(jié)構(gòu)強度分析流程54-55
• 4.6.2 位移邊界條件55
• 4.6.3 總體強度計算結(jié)果55-58
• 4.7 小結(jié)58-59
• 第5章 基于殘余應(yīng)力的半潛式海洋平臺關(guān)鍵節(jié)點疲勞壽命分析59-70
• 5.1 引言59
• 5.2 不考慮殘余應(yīng)力下關(guān)鍵節(jié)點疲勞壽命59-63
• 5.2.1 關(guān)鍵節(jié)點網(wǎng)格細化59-60
• 5.2.2 熱點應(yīng)力計算60-61
• 5.2.3 選取 S-N 曲線61-62
• 5.2.4 疲勞壽命計算62-63
• 5.3 考慮殘余應(yīng)力下關(guān)鍵節(jié)點疲勞壽命63-69
• 5.3.1 簡化處理63
• 5.3.2 焊接殘余應(yīng)力計算63-68
• 5.3.3 疲勞壽命計算68-69
• 5.5 小結(jié)69-70
• 第6章 結(jié)論與展望70-73
• 6.1 論文完成的主要工作70-71
• 6.2 論文得到的主要結(jié)論71
• 6.3 研究展望71-73
• 參考文獻73-75
• 附錄1 焊接殘余應(yīng)力有限元模擬程序（部分）75-77
• 附錄2 波浪單元力文件（部分）77-79
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文79-80
• 致謝80-81
• 詳細摘要81-86

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：948660