原文传递
残余应力对FPSO典型焊接节点疲劳强度影响研究
| 论文题名： | 残余应力对FPSO典型焊接节点疲劳强度影响研究 |
| 关键词： | 浮式生产储油缷油轮;焊接节点;残余应力;疲劳强度 |
| 摘要： | FPSO在服役期间长期承受由波浪等引起的不断变化的交变载荷，在其焊接节点部位易产生疲劳破坏。FPSO多采用高强度钢建造，对焊接残余应力较为敏感。残余应力在外载荷作用下往往会发生一定程度的释放，从而使热点应力发生变化，最终对焊接节点的疲劳寿命产生影响。因此，分析焊接残余应力及其释放对FPSO典型焊接节点疲劳强度的影响尤为重要。 本文首先基于JTP规范对某12万吨FPSO建立了三舱段有限元整体模型，再进行典型焊接节点部位热点应力分析和疲劳寿命计算；然后对典型焊接节点进行了初始残余应力和残余应力释放有限元模拟与试验研究；最后分析了残余应力对典型焊接节点疲劳寿命的影响。本文主要研究工作与重要结论如下： （1）首先基于JTP规范对FPSO三舱段模型进行整体强度计算，根据结果确定FPSO典型节点位置：舭部与船底连接处（典型节点一）和肋板与纵舱壁连接的肘板趾端（典型节点二）；然后分别对其建立精细网格有限元模型，并进行局部应力分析；最后计算典型节点疲劳寿命，结果均满足船东50年的寿命要求。 （2）采用ANSYS的APDL语言对典型焊接节点二的初始焊接残余应力进行有限元模拟，结果显示在焊趾区域残余应力较大，且为拉应力；同时研究了典型焊接节点的几何和工艺参数对初始残余应力的影响，分析表明：焊接残余应力的最大值随着焊接面板厚度与焊接最高温度的增加而增加，随着腹板厚度的增加而减小。 （3）在得到 FPSO典型焊接节点初始残余应力的基础上，对残余应力在外载荷作用下的释放进行有限元模拟。同时探讨了外载荷对残余应力释放的影响，研究表明：随着外载荷大小的增加，残余应力释放值逐渐变大；残余应力的释放不受外载荷周期数的影响，仅与外载荷的最大幅值有关。 （4）采用X射线无损检测法进行初始残余应力以及加载释放后的残余应力试验测量，结果显示模拟值与测量值基本吻合，从而验证了初始焊接残余应力与残余应力释放的有限元模拟方法的可靠性。 （5）基于S-N曲线法研究了残余应力及释放对FPSO典型焊接节点疲劳强度的影响。分析表明：残余应力对典型焊接节点疲劳寿命有降低作用；典型焊接节点预载荷越大，残余应力的释放量越大，从而使疲劳寿命增加。 |
| 作者： | 蒋文进 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 李良碧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
