详情

原文传递海洋平台厚板结构疲劳强度评估

论文题名：	海洋平台厚板结构疲劳强度评估
关键词：	焊接接头;热点应力;有限元;厚度效应;疲劳强度;海洋平台;厚板结构
摘要：	疲劳失效是船舶与海洋结构物主要破坏形式之一，特别是近年来对于大型船舶与海洋结构物以及高强度钢的使用，使疲劳问题显得尤为突出。目前，海洋结构物疲劳设计规范是基于小尺寸焊接试件试验基础上建立的，如果应用在大型厚板焊接结构上，特别是对于海洋结构物中板厚在100mm及以上的焊接接头，疲劳强度评估结果可能偏于危险。　　本文基于结构疲劳与断裂理论，结合国内外疲劳评估规范推荐的热点应力法，分析了目前规范中的热点应力法和厚度效应修正公式对厚板焊接接头的适用性。应用有限元数值计算，分析了平板对接焊模型中由焊趾引起的应力集中影响区域与板厚之间的关系；对于厚板接头，针对不同单元类型、不同网格大小及外插法中参考点的选取位置，分析了峰值应力影响区域及计算的热点应力。结果表明：应力集中的影响区域是与板厚成比例的；对于厚板焊接结构，计算热点应力时第一参考点位置取0.5t处是恰当的；热点应力插值计算中参考点为0.5t、1.5t的线性外插法适用于厚板焊接接头。　　本文还分析了目前规范中厚度效应修正公式的适用范围，计算了不同板厚焊趾处表面裂纹的应力强度因子，通过每一微小裂纹扩展阶段裂纹寿命的累加，计算焊接接头的总体疲劳寿命。计算结果显示，规范中推荐的厚度修正公式同样适用于厚板焊接构件；对于厚板结构可以使用厚度系数修正其疲劳寿命。在节点类型和载荷形式相同的情况下，对比本文的数值计算结果，目前规范中推荐的厚度系数给出的结果偏于危险；对于其他载荷形式和节点类型对厚度效应修正系数的影响还需要进一步研究。
作者：	武凯
专业：	船舶与海洋结构物设计与制造
导师：	刘刚;黄一
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文