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(diǎn)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(diǎn)的疲勞問題一直是各國學(xué)者研究的熱點(diǎn),研究焊接高強(qiáng)管節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)應(yīng)力法被認(rèn)為是一種合適的方法并已納入相關(guān)規(guī)范,但仍有待進(jìn)一步完善;其他方法尚未成熟,還未達(dá)到規(guī)范應(yīng)用的程度。本文依據(jù)已有高強(qiáng)鋼焊接T型管節(jié)點(diǎn)分別在軸載和平面內(nèi)彎曲作用下的疲勞性能試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用臨界距離理論中的點(diǎn)法（PM）與線法（LM）分別對兩種情況下管節(jié)點(diǎn)的疲勞性能進(jìn)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(diǎn)進(jìn)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(diǎn)建模時(shí)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(diǎn)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(diǎn)應(yīng)力梯度提取時(shí),通過MATLAB程序進(jìn)行操作。對平面內(nèi)彎曲的T型管節(jié)點(diǎn)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(diǎn)的分類??管節(jié)點(diǎn)強(qiáng)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(bǔ)。而定義②的破壞標(biāo)準(zhǔn)，其較易檢測且較準(zhǔn)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(qiáng)度因子影響疲勞裂紋的擴(kuò)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(huì)擴(kuò)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(qiáng)度形成四個(gè)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(qiáng)度的各種評定方法遞進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)建議采用熱點(diǎn)應(yīng)力評定焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度時(shí)，有用熱點(diǎn)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(dāng)作疲勞應(yīng)力參數(shù)，而有的標(biāo)準(zhǔn)則??推薦用垂直焊趾缺口的熱點(diǎn)正應(yīng)力當(dāng)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(huì)導(dǎo)致強(qiáng)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(shí)，當(dāng)評估焊趾、焊根??的缺口效應(yīng)時(shí)，需將焊趾、焊根的幾何形狀實(shí)行模型化處理，便于使用有限元進(jìn)行相關(guān)??的分析。??缺口應(yīng)力法評定焊接接頭的疲勞強(qiáng)度，以計(jì)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(shí)現(xiàn)。??虛擬缺口曲率半徑Ｐｆ的定乂?：??ｐｆ＝ｐ?＋?ｓｐ＊?（１．７）??式中，為實(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)或者數(shù)值計(jì)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(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于TCD的錨拉板疲勞性能分析與試驗(yàn)研究[J]. 王會(huì)利,張巖,秦泗鳳.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[2]支管在軸向荷載作用下Q460C高強(qiáng)鋼T型圓管節(jié)點(diǎn)疲勞性能試驗(yàn)研究[J]. 程睿,陳陽,崔佳,黃宗明,姚紀(jì).  土木工程學(xué)報(bào). 2017(04)
[3]基于不同臨界法預(yù)測曲軸疲勞極限載荷[J]. 孫嵩松,俞小莉,陳曉平,李建鋒.  內(nèi)燃機(jī)工程. 2016(06)
[4]基于TCD理論的缺口試樣疲勞強(qiáng)度尺寸系數(shù)計(jì)算[J]. 孫迪,胡振東.  力學(xué)季刊. 2015(02)
[5]基于臨界距離理論的TC4合金缺口試樣低循環(huán)疲勞壽命預(yù)測[J]. 辛朋朋,胡緒騰,宋迎東.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2012(05)
[6]平面KT型圓鋼管搭接節(jié)點(diǎn)靜力性能的試驗(yàn)研究[J]. 趙憲忠,陳譽(yù),陳以一,徐祥斌,許立新.  工業(yè)建筑. 2010(04)
[7]鋼管結(jié)構(gòu)相貫節(jié)點(diǎn)的研究現(xiàn)狀[J]. 陳以一,陳揚(yáng)驥.  建筑結(jié)構(gòu). 2002(07)
[8]圓鋼管相貫節(jié)點(diǎn)抗彎剛度和承載力實(shí)驗(yàn)[J]. 陳以一,王偉,趙憲忠,蔣曉瑩,白翔,趙昭儀.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 2001(06)
[9]上海市八萬人體育場屋蓋的整體模型和節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究[J]. 沈祖炎,陳揚(yáng)驥,陳以一,趙憲忠,姚念亮,林穎儒.  建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào). 1998(01)
[10]鋼管壁厚對管節(jié)點(diǎn)疲勞性能的影響[J]. 張永濤,郭淑師.  青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào). 1997(03)

博士論文
[1]微觀機(jī)制斷裂理論在高強(qiáng)鋼材料及鋼結(jié)構(gòu)斷裂預(yù)測分析中的應(yīng)用研究[D]. 李文超.長安大學(xué) 2017
[2]平面K型圓鋼管搭接節(jié)點(diǎn)靜力性能研究[D]. 陳譽(yù).同濟(jì)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]平面內(nèi)彎矩作用下Q460C高強(qiáng)鋼T型圓管節(jié)點(diǎn)疲勞性能研究[D]. 楊洲.重慶大學(xué) 2017
[2]空間管節(jié)點(diǎn)承載力的非線性分析與試驗(yàn)研究[D]. 祝磊.清華大學(xué) 2004



本文編號：3473269