海工鋼管構件對接焊縫應力集中系數(shù)分析.pdf

1、焊接鋼結構以其承載能力強、自重較輕等優(yōu)勢在海洋工程結構物中得到了廣泛的應用。然而，在制作和加工工程中往往會焊接缺陷的產(chǎn)生，并且有些焊接鋼結構是在其幾何形狀不連續(xù)處進行焊接的，這些都將導致焊縫部位產(chǎn)生應力集中。在交變荷載作用下，應力集中部位很容易產(chǎn)生疲勞裂紋，導致結構發(fā)生疲勞破壞。因此，研究焊接鋼結構焊縫應力集中問題，對于計算熱點應力，以及預測結構疲勞壽命具有重要的意義。
　　 國內(nèi)外學者已經(jīng)對焊接鋼管環(huán)向對接焊縫應力集中系數(shù)進行

2、了大量的研究，但是這些研究大多是針對軸向力作用引起的焊縫應力集中系數(shù)。海洋結構物受力復雜，只考慮軸向力作用的情況，遠遠不能滿足實際工程需要。因此，針對應力集中系數(shù)問題研究的不足，本文在前人研究的基礎上，以平板假設為理論基礎，分別推導了軸向力與平面內(nèi)彎矩共同作用下等壁厚鋼管環(huán)向對接焊縫應力集中系數(shù)近似計算方法，以及平面內(nèi)彎矩作用下、軸向拉力與平面內(nèi)彎矩共同作用下變壁厚鋼管環(huán)向對接焊縫應力集中系數(shù)近似計算方法。并采用有限元分析軟件ANSYS

3、對不同的焊縫情況進行模擬，建立不同外徑不同壁厚的一系列鋼管模型。通過施加軸向力、平面內(nèi)彎矩以及兩者相結合，得到不同荷載作用下的應力集中系數(shù)的數(shù)值模擬結果，與近似計算結果相比較，驗證近似計算方法的有效性。結果顯示:近似計算結果與模擬值具有相同的變化規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)管壁厚、壁厚過渡是影響焊縫應力集中系數(shù)的主要因素，而管外徑的變化對應力集中系數(shù)的影響較小。本文近似計算方法可用來估算復雜荷載工況下鋼管構件環(huán)向對接焊縫處的應力集中系數(shù)，為結構疲勞壽命