【摘要】：海洋結(jié)構(gòu)物工作環(huán)境惡劣，多處于風(fēng)、波浪、海流復(fù)合作用下的場(chǎng)合。在這些載荷的長(zhǎng)期作用下海洋結(jié)構(gòu)物會(huì)產(chǎn)生疲勞損傷，隨著疲勞損傷的累積會(huì)造成結(jié)構(gòu)物的失效，產(chǎn)生安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物疲勞損傷破壞的研究意義重大。風(fēng)、波浪、海流的復(fù)合作用使海洋結(jié)構(gòu)物的受力呈現(xiàn)出多軸性，因此疲勞損傷也相應(yīng)的表現(xiàn)為多軸性。相對(duì)于以往關(guān)于單軸疲勞的研究，多軸疲勞更加貼合海洋結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作情況，因此能更準(zhǔn)確的反映出其疲勞破壞機(jī)制。 大多數(shù)的海洋結(jié)構(gòu)物都是由鋼管焊接的，在管結(jié)點(diǎn)處鋼管通過(guò)焊縫相互連接，由于管結(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)形式以及焊接方面的影響，相貫線附近非常容易產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。因此，管結(jié)點(diǎn)的安全與否直接影響海洋平臺(tái)的安全性能，管結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的疲勞破壞、脆性斷裂會(huì)直接導(dǎo)致海洋結(jié)構(gòu)物的失效，是海洋結(jié)構(gòu)物關(guān)鍵的部位同時(shí)也是薄弱部分。為此，結(jié)合其工作環(huán)境，，研究其多軸疲勞損傷具有重要意義。 隨著海洋結(jié)構(gòu)物的工作環(huán)境越來(lái)越深、海況越來(lái)越惡劣，找到一個(gè)與實(shí)際工況相符的多軸載荷模型以用于管結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的多軸疲勞分析及壽命預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的。多軸疲勞的演化機(jī)制至今還有一些問(wèn)題需要解決，沒(méi)有形成學(xué)術(shù)界公認(rèn)的理論體系。 本文根據(jù)現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)以及試驗(yàn)結(jié)果，主要討論了海流、波浪載荷的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)推導(dǎo)得出了它們對(duì)海洋柱狀物載荷作用的計(jì)算方式。由于海洋結(jié)構(gòu)物管結(jié)點(diǎn)大都工作在水面以下，因此借助Ansys軟件建立起海洋平臺(tái)模型并對(duì)其施加海洋載荷分析其動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能，并提取其中一段單獨(dú)的K型管進(jìn)行多軸應(yīng)力及疲勞分析。初步討論了在不同形式的多軸載荷之下，管結(jié)點(diǎn)的應(yīng)力及疲勞壽命分布，著重研究了與實(shí)際情況最貼切的多軸載荷情況下K型管焊縫位置的應(yīng)力和疲勞壽命特性，最后又計(jì)算了初始裂紋存在下材料的應(yīng)力強(qiáng)度因子。通過(guò)本論文的仿真研究工作，為后續(xù)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)物多軸疲勞的仿真研究提供了前期鋪墊。
【圖文】：

起許多次生災(zāi)害和衍生災(zāi)害。來(lái)，隨著陸上能源消耗量日益增大能源總量急劇減少，海洋能國(guó)家獲取能源的新領(lǐng)域，相關(guān)的技術(shù)與設(shè)備發(fā)展迅速。但是現(xiàn)階洋環(huán)境的研究于認(rèn)識(shí)還不夠深入和徹底，因此海洋裝備的壽命環(huán)境嚴(yán)峻的考驗(yàn)。洋結(jié)構(gòu)物疲勞研究背景結(jié)構(gòu)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、造價(jià)昂貴，而且在海洋中容易受甚至是地震的威脅，與陸地結(jié)構(gòu)相比，它們所處的環(huán)境十分復(fù)雜資源的開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)投資高、風(fēng)險(xiǎn)大、技術(shù)復(fù)雜的產(chǎn)業(yè)。由于諸洋結(jié)構(gòu)物是進(jìn)行海上資源開(kāi)采所依托的平臺(tái)，因此它們的穩(wěn)定上資源的獲得，還會(huì)影響社會(huì)的經(jīng)濟(jì)利益和人們的生命安全。

海洋結(jié)構(gòu)物管結(jié)點(diǎn)多軸疲勞仿真研究 年 J.V.Palmgren[3]研究了滾珠的壽命與其滾轉(zhuǎn)次數(shù)是否成正傷累積的猜想。M.A.Miner[4]于 1945 年對(duì) J.V.Palmgren 的線了發(fā)展和完善。他們根據(jù)該理論總結(jié)歸納出 Palmgren-Miner 該理論以 S-N 曲線為基礎(chǔ)，如圖 1-2。他認(rèn)為材料所承受的載勞壽命造成影響，每一個(gè)載荷的作用歷程都會(huì)消耗材料一部分載荷所消耗的疲勞壽命大于材料總的疲勞壽命時(shí)，材料就會(huì)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P742

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