基于張開位移的管節(jié)點裂紋應(yīng)力強度因子評估.pdf

1、管節(jié)點作為一種典型的支撐結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于海洋平臺結(jié)構(gòu)中。由于常年承受風(fēng)浪流等交變載荷作用，管節(jié)點通常在焊縫處率先出現(xiàn)表面疲勞裂紋，是海洋平臺發(fā)生疲勞破壞的最薄弱部位?；趹?yīng)力強度因子的斷裂力學(xué)估算法是對損傷結(jié)構(gòu)進行剩余壽命估算的一種合理方法，因此，對管節(jié)點焊趾部位表面裂紋應(yīng)力強度因子的精確計算是進行平臺結(jié)構(gòu)剩余壽命評估的基礎(chǔ)。準(zhǔn)確而快速地評估出管節(jié)點焊趾部位表面裂紋應(yīng)力強度因子對于我們解決工程實際問題具有重要的意義。 表面裂紋

2、開口位移可以通過實驗檢測方法獲得。本文建立海洋平臺管節(jié)點處表面裂紋的開口位移、裂紋尺寸、管節(jié)點幾何尺寸和應(yīng)力強度因子之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，根據(jù)實驗檢測數(shù)據(jù)，能夠直接估算表面裂紋的應(yīng)力強度因子。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 首先，對本論文的研究背景做了簡要的介紹，并回顧了裂紋的檢測技術(shù)、提出了本文研究的內(nèi)容。第二章主要介紹了斷裂力學(xué)的基本概念以及計算裂紋應(yīng)力強度因子的方法。作為本文的重點之一，第三章針對典型K型管節(jié)點論述了怎樣建立表

3、面裂紋有限元模型。在基本假設(shè)基礎(chǔ)上，對裂紋尖端單元的大小和整體網(wǎng)格的精度進行了研究。第四章中重點論述了參考不同管節(jié)點形狀尺寸和裂紋尺寸參數(shù)的情況下進行大量數(shù)值計算，并用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測出管節(jié)點應(yīng)力強度因子與其裂紋長度和開口位移以及管節(jié)點幾何尺寸之間的映射關(guān)系，從而根據(jù)裂紋開口位移直接快速估算出管節(jié)點表面裂紋應(yīng)力強度因子。 計算結(jié)果表明，本文提出的方法具有很高的精度，與傳統(tǒng)的利用裂紋尖端奇異元計算應(yīng)力強度因子的方法相比，計算結(jié)果相