焊接殘余應(yīng)力對(duì)半潛式海洋平臺(tái)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)疲勞壽命影響研究.pdf

1、隨著焊接技術(shù)的發(fā)展和海洋平臺(tái)建造水平的提高，高強(qiáng)度鋼越來越多地應(yīng)用于船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物的關(guān)鍵部位。高強(qiáng)鋼的采用有利于提升結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，但其彈性模量并未提高，反而使得高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的焊接變形及焊接殘余應(yīng)力問題更加突出，尤其是焊接殘余應(yīng)力的存在將會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命產(chǎn)生較大影響。因此，開展焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響研究具有十分重要的意義。
　　本文以半潛式海洋平臺(tái)為研究對(duì)象，從焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命影響機(jī)理出發(fā)，運(yùn)用試驗(yàn)和數(shù)值模擬手段對(duì)焊

2、接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及其對(duì)疲勞壽命的影響做了大量分析。利用ANSYS軟件建立了半潛式海洋平臺(tái)的水動(dòng)力模型，開展了動(dòng)力響應(yīng)分析，選擇其中典型工況作為計(jì)算工況；建立了半潛式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)有限元模型，開展了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，確定了平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞熱點(diǎn)；最后對(duì)比分析了考慮殘余應(yīng)力和無殘余應(yīng)力影響時(shí)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，得到了非常有工程意義的結(jié)論。本文主要研究內(nèi)容包括：
　?。?）基于殘余應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理，開展了焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響機(jī)理研究，建立了基

3、于殘余應(yīng)力的疲勞壽命分析方法，確定了分析流程；
　?。?）以典型T型焊接結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，利用ANSYS軟件開展了焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究，確定了T型焊接結(jié)構(gòu)焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律和特點(diǎn)；把焊接殘余應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力施加到T型焊接結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行了焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響研究；開展了T型焊接結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)研究，通過試驗(yàn)結(jié)果和有限元數(shù)值模擬結(jié)果的對(duì)比分析，進(jìn)一步討論焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響；
　　（3）利用ANSYS軟件建

4、立了半潛式海洋平臺(tái)水動(dòng)力模型，根據(jù)設(shè)計(jì)波理論，采用AQ WA軟件對(duì)目標(biāo)平臺(tái)進(jìn)行了波浪載荷預(yù)報(bào)。針對(duì)半潛式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)模型選擇自存工況下4個(gè)典型危險(xiǎn)工況進(jìn)行了整體強(qiáng)度分析，確定了平臺(tái)結(jié)構(gòu)的熱點(diǎn)應(yīng)力位置；
　　（4）從整體模型中提取半潛式海洋平臺(tái)疲勞熱點(diǎn)模型，采用網(wǎng)格細(xì)化技術(shù)，基于疲勞累積損傷理論和S-N曲線法獲得其疲勞壽命；以“熱點(diǎn)模型”為研究對(duì)象開展殘余應(yīng)力研究，獲得熱點(diǎn)結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布特點(diǎn)和規(guī)律；把分析得到的殘余應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力