殘余應力對FPSO典型焊接節(jié)點疲勞強度影響研究.pdf

1、FPSO在服役期間長期承受由波浪等引起的不斷變化的交變載荷，在其焊接節(jié)點部位易產生疲勞破壞。FPSO多采用高強度鋼建造，對焊接殘余應力較為敏感。殘余應力在外載荷作用下往往會發(fā)生一定程度的釋放，從而使熱點應力發(fā)生變化，最終對焊接節(jié)點的疲勞壽命產生影響。因此，分析焊接殘余應力及其釋放對FPSO典型焊接節(jié)點疲勞強度的影響尤為重要。
　　本文首先基于JTP規(guī)范對某12萬噸FPSO建立了三艙段有限元整體模型，再進行典型焊接節(jié)點部位熱點應力分

2、析和疲勞壽命計算；然后對典型焊接節(jié)點進行了初始殘余應力和殘余應力釋放有限元模擬與試驗研究；最后分析了殘余應力對典型焊接節(jié)點疲勞壽命的影響。本文主要研究工作與重要結論如下：
　?。?）首先基于JTP規(guī)范對FPSO三艙段模型進行整體強度計算，根據(jù)結果確定FPSO典型節(jié)點位置：舭部與船底連接處（典型節(jié)點一）和肋板與縱艙壁連接的肘板趾端（典型節(jié)點二）；然后分別對其建立精細網格有限元模型，并進行局部應力分析；最后計算典型節(jié)點疲勞壽命，結果均

3、滿足船東50年的壽命要求。
　?。?）采用ANSYS的APDL語言對典型焊接節(jié)點二的初始焊接殘余應力進行有限元模擬，結果顯示在焊趾區(qū)域殘余應力較大，且為拉應力；同時研究了典型焊接節(jié)點的幾何和工藝參數(shù)對初始殘余應力的影響，分析表明：焊接殘余應力的最大值隨著焊接面板厚度與焊接最高溫度的增加而增加，隨著腹板厚度的增加而減小。
　?。?）在得到 FPSO典型焊接節(jié)點初始殘余應力的基礎上，對殘余應力在外載荷作用下的釋放進行有限元模擬。

4、同時探討了外載荷對殘余應力釋放的影響，研究表明：隨著外載荷大小的增加，殘余應力釋放值逐漸變大；殘余應力的釋放不受外載荷周期數(shù)的影響，僅與外載荷的最大幅值有關。
　?。?）采用X射線無損檢測法進行初始殘余應力以及加載釋放后的殘余應力試驗測量，結果顯示模擬值與測量值基本吻合，從而驗證了初始焊接殘余應力與殘余應力釋放的有限元模擬方法的可靠性。
　?。?）基于S-N曲線法研究了殘余應力及釋放對FPSO典型焊接節(jié)點疲勞強度的影響。分析