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考虑焊接变形的薄板焊接结构应力场和疲劳评估方法研究
| 论文题名： | 考虑焊接变形的薄板焊接结构应力场和疲劳评估方法研究 |
| 关键词： | 船舶建造;薄板焊接接头;应力场分析;疲劳性能;评估方法 |
| 摘要： | 为提高能源利用率，船舶结构开始向大型化和轻量化方向发展，板厚小于5mm的薄板开始被用到船舶结构中。相较于厚板而言，除了会产生焊接错位和焊接角变形外，薄板焊接接头还会产生板自身的弯曲变形，称之为焊接初始变形。焊接初始变形的存在会使焊趾处产生更大的应力集中，严重影响薄板焊接结构的疲劳性能。但当前焊接规范推荐的应力放大系数计算公式未考虑初始变形的影响，在运用到薄板焊接结构的应力场分析和疲劳性能评估时会带来较大的误差。 针对薄板焊接接头存在的问题，本文主要进行了以下几个方面的研究：（1）考虑薄板焊接接头的初始变形，推导了三种典型焊接接头（对接、T型、十字型）焊趾处的应力放大系数计算公式。此外考虑焊缝宽度的影响，对文献给出的应力放大系数计算公式进行了修正，并将三种公式计算结果与有限元计算结果进行对比发现：本文推导公式具有较高的计算精度； （2）基于本文推导的应力放大系数公式，构建了薄板焊接接头疲劳评估的切口应力计算公式，将其运用到薄板焊接接头的疲劳强度评估后提出了适合于薄板焊接接头的切口应力疲劳抗力曲线（FAT曲线），即疲劳等级（FAT）保持与ⅡW推荐值相同，但将曲线的斜率负倒数修正为5； （3）结合文献中的疲劳实验数据，基于JC方法，将本文推导的公式运用到典型焊接接头的疲劳可靠性评估中，给出了各典型焊接接头的疲劳可靠性指标，同时对DNV及VSM引入的焊接错位和焊接角变形公差限度进行评估，以检验其可靠性水平，并在此基础上给出了可靠性指标β=2（安全概率为97.7%）时典型焊接接头的焊接缺陷公差限度，对焊接接头的焊接质量控制提供了参考。 |
| 作者： | 邱屿 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 谌伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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