焊接管節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布規(guī)律評估新方法研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文焊接管節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布規(guī)律評估新方法研究Iks翰rchofaNoVeIEval咖tionApproachforStressDistributionalongtheIntersectionofWeldedTubuIarJoints學(xué)科、專業(yè)：學(xué)號：21208046指導(dǎo)教師：堂崎完成日期：2Q!生Q三旦Q!旦大連理工大學(xué)蹦i鋤蹦璐i哆of‰h0109y大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要圓管焊接節(jié)點(diǎn)在海洋工程領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用。由于管節(jié)

2、點(diǎn)在焊縫交線處結(jié)構(gòu)形式非常復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的局部應(yīng)力集中，加上焊接過程引入的宏觀和微觀缺陷，使得管節(jié)點(diǎn)在風(fēng)、浪、流等各種隨機(jī)環(huán)境載荷的聯(lián)合作用下處于非常復(fù)雜的交變應(yīng)力狀態(tài)，容易出現(xiàn)疲勞破壞：并且，疲勞評估的最危險(xiǎn)點(diǎn)可能出現(xiàn)在沿焊縫交線的任意位置。工程上常用的基于表面插值算法的熱點(diǎn)應(yīng)力法無法對焊趾位置復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的描述：首先，目前的絕大部分工作均集中于熱點(diǎn)應(yīng)力峰值的計(jì)算而忽略了其沿管壁厚度方向及焊縫交線的分布規(guī)律：其次，研究中多

3、采用殼單元對管節(jié)點(diǎn)進(jìn)行模擬，無法充分考慮焊趾尺寸對焊縫位置應(yīng)力分布產(chǎn)生的影響。因而，對于受到多軸疲勞載荷作用的復(fù)雜焊接管節(jié)點(diǎn)，傳統(tǒng)的疲勞評估應(yīng)力計(jì)算方法仍存在一些問題。為保證海洋平臺(tái)整個(gè)服役過程中的安全，研究焊接管節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜載荷作用下的應(yīng)力分布規(guī)律，建立能夠應(yīng)用于實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的多軸疲勞強(qiáng)度評估方法，在海洋工程領(lǐng)域具有非常重要的意義。本文以T型管節(jié)點(diǎn)為例，將一種新的零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法用于其疲勞評估應(yīng)力的計(jì)算。計(jì)算過程中，為更加準(zhǔn)確的考慮焊縫尺

4、寸對管節(jié)點(diǎn)應(yīng)力分布產(chǎn)生的影響，文中采用三維的20節(jié)點(diǎn)塊體單元對管節(jié)點(diǎn)的支管、主管以及焊縫進(jìn)行了詳細(xì)建模；新方法充分考慮裂紋的擴(kuò)展方向，以管壁厚度方向上非線性峰值應(yīng)力為零的一點(diǎn)作為疲勞評估點(diǎn)，以該點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力作為疲勞評估應(yīng)力。該結(jié)構(gòu)應(yīng)力可直接通過有限元計(jì)算結(jié)果后處理得到，方便用于管節(jié)點(diǎn)的多軸疲勞壽命預(yù)測：另外，由于評估位置取在管壁外表面下方一點(diǎn)，可在一定程度上考慮應(yīng)力梯度對疲勞壽命的影響。在此基礎(chǔ)上，通過與公開發(fā)表的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較