管結(jié)構(gòu)在海洋平臺、橋梁和塔等結(jié)構(gòu)中有著廣泛應(yīng)用。焊接管節(jié)點是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位,也是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。焊接管節(jié)點的疲勞問題一直是各國學(xué)者研究的熱點,研究焊接高強管節(jié)點的疲勞性能,對結(jié)構(gòu)的安全性有著十分重要的意義。在焊接管結(jié)構(gòu)的疲勞分析過程中,常用的四種疲勞評估方法是名義應(yīng)力法、熱點應(yīng)力法、缺口應(yīng)力法和斷裂力學(xué)法。其中,名義應(yīng)力法應(yīng)用最為廣泛,但過于保守;熱點應(yīng)力法被認為是一種合適的方法并已納入相關(guān)規(guī)范,但仍有待進一步完善;其他方法尚未成熟,還未達到規(guī)范應(yīng)用的程度。本文依據(jù)已有高強鋼焊接T型管節(jié)點分別在軸載和平面內(nèi)彎曲作用下的疲勞性能試驗數(shù)據(jù),采用臨界距離理論中的點法（PM）與線法（LM）分別對兩種情況下管節(jié)點的疲勞性能進行預(yù)測。首先確定臨界距離參數(shù)L的取值,再利用ANSYS軟件對管節(jié)點進行有限元參數(shù)化建模分析,其中在對受軸載T型管節(jié)點建模時分不考慮焊縫與考慮焊縫兩種情況分別建立模型。然后選取第一主應(yīng)力最大值點沿其最大梯度方向,作為臨界距離理論的聚焦路徑。在對受軸載的T型管節(jié)點應(yīng)力梯度提取時,通過MATLAB程序進行操作。對平面內(nèi)彎曲的T型管節(jié)點應(yīng)力梯度的提取,是通過將應(yīng)力的數(shù)據(jù)作為溫度荷載重... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１管節(jié)點的分類??管節(jié)點強度與剛度的重要影響參數(shù)有：主管的徑厚之比，支管與主管的直徑比，支??

無法修補。而定義②的破壞標準，其較易檢測且較準確而??被廣泛采用。??焊趾或者焊根等應(yīng)力集中部位的局部缺口應(yīng)力情況影響疲勞裂紋的萌生，裂紋（含??缺口效應(yīng)）的局部應(yīng)力強度因子影響疲勞裂紋的擴展。在焊根與焊趾位置存在缺口效應(yīng)??與不均勻性，焊趾或焊根位置產(chǎn)生的疲勞裂紋一般都會擴展到熱影響區(qū)或者母材中。根??據(jù)焊接接頭的類型和局部特征等不同層次的作用，焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強度形成四個不同層??次的方法＆６］，即名義應(yīng)力評定方法、結(jié)構(gòu)應(yīng)力評定方法、缺口應(yīng)力應(yīng)變評定方法和斷??裂力學(xué)評定方法。如圖１．２所示結(jié)構(gòu)疲勞強度的各種評定方法遞進關(guān)系。??構(gòu)件截面｜結(jié)構(gòu)不「彈性缺彈塑性缺丨Ｉ短裂紋Ｉ長裂紋??什做凹：連續(xù)性：口效應(yīng)?Ｐ玄亨應(yīng)｜?｜織１?織石義???，?ｉ?Ｔ?，?Ｔ」」Ｔ?１?Ｉ＿＿??循環(huán)?＿名義循＿循環(huán)結(jié)＿循環(huán)缺￣循環(huán)缺＿循環(huán)？）積分」循環(huán)應(yīng)力??荷載?環(huán)應(yīng)力?構(gòu)應(yīng)力?口應(yīng)力?口應(yīng)變?強度因子??１?１丨?｜丨?丨丨?｜?１?１?１?１丨?丨??，＼?▼?▼?Ｔ?Ｔ?Ｔ?▼??Ｉ?ＡＦ?ＡＳ?Ｉ?Ｎ＼?Ａ?Ｊｔｒ．?｜?Ｊ＜ｒ．?＾?Ｊｅ．?Ｉ?Ａａ?｜?ｄａ＾ｄＮ??＼?ｍ?ｖ?Ｋ?Ｋ?Ｖ???Ｉ????Ｎ?Ｎ?Ｎ?Ｎ?Ｎ?ａ?ＡＫ??圖１．２疲勞強度的評定方法??名義應(yīng)力評定方法：名義應(yīng)力是在構(gòu)件的截面上計算出平均應(yīng)力，公式為：??ａ＝已?（１．５）??Ａ?Ｗ??其中Ｐ、Ｍ是截面的軸向荷載與彎矩，Ｘ是截面面積，是彎曲截面系數(shù)。??６??

碩上學(xué)位論文??＿?＼?７缺口應(yīng)力的非線性增大??ｉ?ＩＶ：??Ｗｙ?／結(jié)構(gòu)應(yīng)力的線性增大??最－議?＾＾?＇??構(gòu)應(yīng)力ｉ??，Ｕ?－??圖１．３焊趾處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大值及缺口應(yīng)力非線性增大的消除??相關(guān)規(guī)范標準建議采用熱點應(yīng)力評定焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強度時，有用熱點處最大主應(yīng)??力（其作用方向通常與焊趾正向夾角應(yīng)在±４５°之內(nèi)）當作疲勞應(yīng)力參數(shù)，而有的標準則??推薦用垂直焊趾缺口的熱點正應(yīng)力當作疲勞應(yīng)力參數(shù)。??缺口應(yīng)力應(yīng)變評定方法：若焊接結(jié)構(gòu)中的焊縫形狀引起尖銳缺口，將會導(dǎo)致強烈的??應(yīng)力集中，即焊接頭缺口效應(yīng)，缺口應(yīng)力是焊接應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力峰值。如圖１．４所??示為在焊趾缺口部位，缺口應(yīng)力外分為膜應(yīng)力＾、彎曲應(yīng)力％和非線性應(yīng)力峰值％。??缺口應(yīng)力法在評定焊趾與焊根的應(yīng)力集中對結(jié)構(gòu)疲勞的影響時，當評估焊趾、焊根??的缺口效應(yīng)時，需將焊趾、焊根的幾何形狀實行模型化處理，便于使用有限元進行相關(guān)??的分析。??缺口應(yīng)力法評定焊接接頭的疲勞強度，以計算焊趾或焊根及微觀因素的最大缺口應(yīng)??力來作為疲勞參數(shù)。焊趾及焊根的缺口效應(yīng)反映是通過引人虛擬的缺口曲率半徑實現(xiàn)。??虛擬缺口曲率半徑Ｐｆ的定乂?：??ｐｆ＝ｐ?＋?ｓｐ＊?（１．７）??式中，為實際缺口曲率半徑；ｓ為約束系數(shù)；ｐ＊為材料微觀結(jié)構(gòu)尺度。為簡化計算，??有結(jié)果表明建議虛擬缺口曲率半徑ｐｆ可以取值１＿。通過令式（Ｕ）中的ｒ＝ｐｆ，可得??疲勞缺口敏感系數(shù)＋根據(jù)實驗或者數(shù)值計算得到的應(yīng)力集中系數(shù)，代入式（１．２）可得??疲勞缺口系數(shù)尺ｆ。最大疲勞缺口應(yīng)力、有效缺口應(yīng)力范圍表示為，??＾?＝Ｋ＾ｎ?（１－８）??Ａｃｔ?＝?ＡｒｆＡｃｒｎ?（１．９）??８

【參考文獻】：
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本文編號：3473269