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锚链腐蚀磨损累积损伤评估方法研究
| 论文题名： | 锚链腐蚀磨损累积损伤评估方法研究 |
| 关键词： | 锚泊系统;锚链节点;海洋腐蚀;磨损累积损伤;非线性有限元 |
| 摘要： | 锚链长期位于海洋腐蚀环境中，在风、浪、流与海面浮体运动联合作用下势必发生腐蚀与磨损，形成的累积损伤将影响锚泊系统的安全性，因而有必要对全寿命期内锚链的损伤情况进行可靠的评估。 本文旨在研究在海洋环境动力要素与平台运动联合作用下的锚链全域内各节点接触面及链环结构内部响应的分析方法，建立长期动力响应的工程化数值模型。借助数值模拟的计算结果研究锚链节点接触表面的腐蚀和链环间摩擦作用之间的影响规律、耦合机理，建立锚链节点接触面累积腐蚀、磨损耦合损伤的工程化评价模型。最终，为锚链在全寿命期内的局部强度与累积损伤提供评估依据。 基于上述研究目标，首先借助有限元软件ANSYS14.0对R4级系泊链钢制92mm无档锚链的拉伸和扭转载荷下的力学行为做了大量的数值模拟研究，对锚链接触行为数值模拟这一关键性基础技术的参数设置进行了较为详细的讨论。在弹塑性有限元分析中考虑了材料非线性、接触非线性及检验载荷产生的残余应力对锚链疲劳寿命的影响。 其次，通过数值计算研究了锚链的拉伸特性与扭转特性。扭转响应（扭矩与链环间隙）与轴向拉力、扭转角度呈非线性关系，随轴向拉力、扭转角度的提高，非线性程度增强。高轴向载荷下的低程度扭转与低轴向载荷下的高程度扭转均会产生高水平应力。基于大量数值模拟的数据拟合出无档锚链在给定转角及轴向载荷下的简化扭矩计算公式。 最后，凭借非线性数值模拟技术，基于长期观测的锚链腐蚀数据而提出的腐蚀速率模型，将Archard磨损理论与微动磨损机理相结合，推导出锚链微动磨损定量计算公式。通过对全寿命期内锚链的均匀腐蚀与微动磨损进行研究，提出了锚链腐蚀磨损累积损伤的评估方法并给出了数值模拟分析算例。计算结果表明:锚链的腐蚀、磨损损伤逐年积累，链环应力水平上升，塑性变形区域增大，因而锚链整体抗力水平有所下降。腐蚀磨损累积损伤的准确评估对锚链在全寿命期内的安全性能具有重要意义。 |
| 作者： | 刘金沅 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 黄一 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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