原文传递
考虑残余应力变化的FPSO典型焊接接头疲劳裂纹扩展研究
| 论文题名： | 考虑残余应力变化的FPSO典型焊接接头疲劳裂纹扩展研究 |
| 关键词： | 残余应力;焊接接头;疲劳裂纹;高强度钢 |
| 摘要： | 许多大型船舶与海洋结构物如 FPSO等都是由高强度钢焊接而成，焊接过程中产生的残余应力会对结构的疲劳强度造成影响，而高强度钢又对焊接残余应力较为敏感。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，在其焊缝附近区域易产生裂纹而发生疲劳断裂。目前有关疲劳裂纹的扩展与残余应力场相互影响的研究较少，因此研究残余应力作用下的疲劳裂纹扩展规律对于评估 FPSO焊接接头及船舶与海洋工程焊接结构的疲劳寿命具有很重要的意义。 本文基于热-弹塑性理论和疲劳断裂力学相关理论，采用数值分析方法与试验研究相结合的方法，分别选取平板焊接接头和FPSO中的T型焊接接头为研究对象，对含有初始裂纹的焊接接头在焊接残余应力重分布影响下的疲劳裂纹扩展进行研究。本文的主要研究工作及结论如下： （1）对完整平板焊接接头和FPSO典型T型焊接接头的初始焊接残余应力进行数值模拟和试验研究，得到横向残余拉应力峰值均位于焊趾附近，焊趾部位为易产生疲劳裂纹部位，数值与试验结果整体较为一致。并且，对两种焊接接头在施加拉伸载荷后的残余应力释放进行数值模拟研究，结果表明残余拉应力整体有所减小，并且随着所加外力的增大释放量也在增大。 （2）分别对完整平板焊接接头和FPSO典型T型焊接接头引入初始表面裂纹，裂纹尖端处出现了较大的残余拉应力；而在焊接接头上表面垂直于焊缝方向，横向残余应力在裂纹面中心周围有较明显的释放。 （3）裂纹在平板焊接接头和FPSO典型T型焊接接头上扩展时整个结构的应力场发生了明显的重分布现象。应力的最大值均出现在裂纹前缘上，裂纹前缘整体的拉应力以及拉应力的最大值随裂纹扩展逐渐变大。而裂纹中心上表面开口附近区域的横向残余应力得到明显释放。 （4）裂纹扩展时裂纹前缘上节点应力强度因子 K随裂纹扩展不断增大，表明了裂纹呈加速扩展的趋势，并且上表面的裂纹尖端处节点最先达到断裂韧性值。 |
| 作者： | 姚蔚 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计与制造 |
| 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： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
