焊接殘余應力對半潛式海洋平臺關鍵節(jié)點疲勞壽命影響研究.pdf

1、隨著焊接技術的發(fā)展和海洋平臺建造水平的提高，高強度鋼越來越多地應用于船舶與海洋工程結構物的關鍵部位。高強鋼的采用有利于提升結構的強度，但其彈性模量并未提高，反而使得高強鋼結構的焊接變形及焊接殘余應力問題更加突出，尤其是焊接殘余應力的存在將會對結構的疲勞壽命產生較大影響。因此，開展焊接殘余應力對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為研究對象，從焊接殘余應力對疲勞壽命影響機理出發(fā)，運用試驗和數(shù)值模擬手段對焊

2、接殘余應力的分布規(guī)律及其對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的水動力模型，開展了動力響應分析，選擇其中典型工況作為計算工況；建立了半潛式海洋平臺結構有限元模型，開展了結構強度分析，確定了平臺結構的疲勞熱點；最后對比分析了考慮殘余應力和無殘余應力影響時結構的疲勞壽命，得到了非常有工程意義的結論。本文主要研究內容包括：
　?。?）基于殘余應力產生機理，開展了焊接殘余應力對疲勞壽命的影響機理研究，建立了基

3、于殘余應力的疲勞壽命分析方法，確定了分析流程；
　　（2）以典型T型焊接結構為研究對象，利用ANSYS軟件開展了焊接殘余應力數(shù)值模擬研究，確定了T型焊接結構焊接殘余應力的分布規(guī)律和特點；把焊接殘余應力作為預應力施加到T型焊接結構上，進行了焊接殘余應力對焊接結構疲勞壽命的影響研究；開展了T型焊接結構疲勞試驗研究，通過試驗結果和有限元數(shù)值模擬結果的對比分析，進一步討論焊接殘余應力對疲勞壽命的影響；
　?。?）利用ANSYS軟件建

4、立了半潛式海洋平臺水動力模型，根據(jù)設計波理論，采用AQ WA軟件對目標平臺進行了波浪載荷預報。針對半潛式海洋平臺結構模型選擇自存工況下4個典型危險工況進行了整體強度分析，確定了平臺結構的熱點應力位置；
　　（4）從整體模型中提取半潛式海洋平臺疲勞熱點模型，采用網(wǎng)格細化技術，基于疲勞累積損傷理論和S-N曲線法獲得其疲勞壽命；以“熱點模型”為研究對象開展殘余應力研究，獲得熱點結構的殘余應力分布特點和規(guī)律；把分析得到的殘余應力作為預應力