海工鋼管構(gòu)件對(duì)接焊縫應(yīng)力集中系數(shù)分析.pdf

1、焊接鋼結(jié)構(gòu)以其承載能力強(qiáng)、自重較輕等優(yōu)勢(shì)在海洋工程結(jié)構(gòu)物中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在制作和加工工程中往往會(huì)焊接缺陷的產(chǎn)生，并且有些焊接鋼結(jié)構(gòu)是在其幾何形狀不連續(xù)處進(jìn)行焊接的，這些都將導(dǎo)致焊縫部位產(chǎn)生應(yīng)力集中。在交變荷載作用下，應(yīng)力集中部位很容易產(chǎn)生疲勞裂紋，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞破壞。因此，研究焊接鋼結(jié)構(gòu)焊縫應(yīng)力集中問(wèn)題，對(duì)于計(jì)算熱點(diǎn)應(yīng)力，以及預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)疲勞壽命具有重要的意義。
　　 國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)焊接鋼管環(huán)向?qū)雍缚p應(yīng)力集中系數(shù)進(jìn)行

2、了大量的研究，但是這些研究大多是針對(duì)軸向力作用引起的焊縫應(yīng)力集中系數(shù)。海洋結(jié)構(gòu)物受力復(fù)雜，只考慮軸向力作用的情況，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際工程需要。因此，針對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)問(wèn)題研究的不足，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以平板假設(shè)為理論基礎(chǔ)，分別推導(dǎo)了軸向力與平面內(nèi)彎矩共同作用下等壁厚鋼管環(huán)向?qū)雍缚p應(yīng)力集中系數(shù)近似計(jì)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?qū)雍缚p應(yīng)力集中系數(shù)近似計(jì)算方法。并采用有限元分析軟件ANSYS

3、對(duì)不同的焊縫情況進(jìn)行模擬，建立不同外徑不同壁厚的一系列鋼管模型。通過(guò)施加軸向力、平面內(nèi)彎矩以及兩者相結(jié)合，得到不同荷載作用下的應(yīng)力集中系數(shù)的數(shù)值模擬結(jié)果，與近似計(jì)算結(jié)果相比較，驗(yàn)證近似計(jì)算方法的有效性。結(jié)果顯示:近似計(jì)算結(jié)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(guò)渡是影響焊縫應(yīng)力集中系數(shù)的主要因素，而管外徑的變化對(duì)應(yīng)力集中系數(shù)的影響較小。本文近似計(jì)算方法可用來(lái)估算復(fù)雜荷載工況下鋼管構(gòu)件環(huán)向?qū)雍缚p處的應(yīng)力集中系數(shù)，為結(jié)構(gòu)疲勞壽命