殘余應力對深海耐壓結構典型焊接接頭疲勞強度影響研究.pdf

1、建造深海耐壓結構時大多選用高強度鋼，其對焊接殘余應力較為敏感，使得錐柱結合殼焊縫區(qū)域更易成為深海耐壓結構疲勞破壞的熱點區(qū)域。焊接殘余應力在一定載荷作用下會發(fā)生變化，這在一定程度上影響了深海耐壓結構疲勞強度的評估。由于目前殘余應力試驗手段的限制及較高的試驗成本使得深海耐壓結構殘余應力及在外載荷作用下的變化規(guī)律研究大都集中在理論方面，而試驗研究相對較少。因此，開展深海耐壓結構典型焊接接頭殘余應力及其在外載荷作用下變化規(guī)律的試驗與數(shù)值模擬研究

2、十分必要，這對該類結構進行合理的疲勞強度評估具有非常重要的參考價值。
　　本文首先研究了高強度鋼錐柱耐壓殼典型試件模型焊接殘余應力及其在外載荷作用下的變化規(guī)律，然后考慮焊接殘余應力的影響對典型試件模型的疲勞壽命進行評估。主要的研究工作及結論如下：
　?。?）基于有限元軟件ANSYS中的 APDL語言開發(fā)相應的焊接模擬程序，對典型試件模型的焊接過程進行數(shù)值模擬，得到焊接殘余應力的分布規(guī)律，并與試驗測量結果對比分析，結果顯示：數(shù)

3、值模擬結果與試驗測量值相吻合，焊縫附近區(qū)域存在較大的焊接殘余應力，軸向焊接殘余應力在凸錐面表現(xiàn)為壓應力，在凹錐面表現(xiàn)為拉應力，遠離焊縫區(qū)域時，焊接殘余應力的應力水平將大幅降低。
　　（2）在典型試件模型端部施加拉伸外載荷的情況下，其軸向焊接殘余應力的分布情況基本保持不變，當拉伸載荷增大時，凹錐面焊縫附近區(qū)域軸向焊接殘余拉應力逐漸減小，即焊接殘余應力的釋放量逐漸增大，相對來說凹錐面焊接殘余應力的變化較凸錐面明顯。
　?。?）相

4、同拉伸載荷的加載次數(shù)對典型試件模型焊接殘余應力的變化沒有影響，而多次加載不同拉伸載荷時，加載過程中最大的載荷決定加載后典型試件模型焊接殘余應力的應力水平。
　?。?）在疲勞拉伸載荷的作用下，考慮焊接殘余應力影響時的典型試件模型疲勞壽命要低于不考慮焊接殘余應力影響時的疲勞壽命，從偏安全的角度來說，評估該結構的疲勞壽命時需要考慮焊接殘余應力的影響。當疲勞載荷加載前先對典型試件模型施加預拉伸載荷時，預拉伸載荷會通過改變結構內部殘余應力的