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考虑平面外应力系泊钢链环疲劳损伤数值计算
| 论文题名： | 考虑平面外应力系泊钢链环疲劳损伤数值计算 |
| 关键词： | 海洋环境;系泊钢链环;平面外应力;腐蚀载荷;疲劳寿命;有限元模型 |
| 摘要： | 在恶劣海洋环境中长期工作的锚链，在风、浪、流等复杂海洋环境载荷的作用下，势必会发生磨损损伤、腐蚀损伤等影响锚链强度和安全性能的现象。从载荷类型来说，锚链会受到拉伸、弯曲等不同类型载荷的作用。国内外对受到拉伸载荷作用下锚链的性能研究进行十分广泛，但对承受弯曲载荷特别是平面外弯曲载荷作用下锚链的性能研究则较少。锚链链环在导缆孔位置处，由于浮式平台牵连运动导致其经常会受到平面外弯曲荷载的作用并可能产生破坏。因此，对锚链在平面外弯曲载荷作用下链环的应力特性和疲劳性能进行研究十分重要。 本文主要研究分析的是锚链在不同平面外弯曲载荷下的应力分布及接触特性，以及平面外弯曲载荷作用下的磨损与腐蚀累积损伤应力分析以及累计损伤疲劳寿命分析，并比较不同平面外弯曲角度下的结果区别。 首先通过大型有限元软件ANSYS WORKBENCH16.2建立有限元模型，并分别对R4级124mm直径无挡锚链进行不同平面外弯曲角度的力学分析，比较应力分布的差异性。分析发现，不同载荷作用下最大应力近似相同，但在锚链由直线棒体向冠部区域（接触区域）过渡的肩部区域应力分布差异较大，且随着平面外弯曲角度的增加，此区域应力远离弯曲方向的一侧应力值增加明显，另一侧区域则呈现相反变化的趋势。 然后根据Archard磨损理论和微动磨损对锚链的磨损量进行计算，进一步结合锚链的均匀腐蚀速率模型，对锚链长期工作于海洋环境中的腐蚀和磨损联合作用进行数值模拟。 最后基于修正的S-N曲线，对链环结构的疲劳寿命（结构达到破坏所需的循环次数）进行计算。结果表明，随着锚链工作时间的增加其疲劳寿命逐渐减少，对于弯曲角度为2°时平面外弯曲载荷作用下的锚链，在20年时，其肩部区域（远离弯曲方向的一侧）的疲劳寿命随着时间的增加，会小于接触区域的疲劳寿命进而成为最危险的区域。因此，对锚链的疲劳性能研究时，考虑平面外弯曲的作用非常必要。 |
| 作者： | 康占宾 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 乔东生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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