海洋平臺起重機轉(zhuǎn)臺焊縫多軸疲勞壽命評估.pdf

1、轉(zhuǎn)臺是海洋平臺起重機重要的承載結(jié)構(gòu)件之一，其安全可靠性對整機至關(guān)重要。通常轉(zhuǎn)臺多為焊接箱型結(jié)構(gòu)，作業(yè)時主要承受壓彎復合載荷，因此轉(zhuǎn)臺焊縫處于十分復雜的多軸應(yīng)力狀態(tài)。此外，海洋平臺起重機作業(yè)頻繁，加之海上環(huán)境惡劣（海風、海浪等），導致轉(zhuǎn)臺焊縫應(yīng)力循環(huán)交替變化，疲勞破壞是其主要失效形式之一。綜上所述，對海洋平臺起重機轉(zhuǎn)臺焊縫進行多軸疲勞壽命評估意義重大。
　　本文以30噸級海洋平臺起重機轉(zhuǎn)臺為研究對象，將等效熱點應(yīng)力(Equivale

2、nt HotSpot Stress，簡稱EHSS)作為評定應(yīng)力，結(jié)合一種新的多軸疲勞壽命評估方法——修正Wohler曲線法（Modified Wohler Curve Method，簡稱MWCM），對不同工況下的轉(zhuǎn)臺焊縫進行多軸疲勞壽命評估。本文主要工作如下:
　　(1)根據(jù)相關(guān)疲勞評估標準確定熱點應(yīng)力（Hot Spot Stress，簡稱HSS）的計算方法，通過有限元分析軟件ANSYS尋求等效熱點應(yīng)力的求解方法，然后分別將熱點應(yīng)

3、力和等效熱點應(yīng)力作為評定應(yīng)力，結(jié)合MWCM建立焊接結(jié)構(gòu)件多軸疲勞壽命預測算法。
　　(2)以對接焊縫為例，分別將熱點應(yīng)力和等效熱點應(yīng)力與MWCM結(jié)合，預測其多軸疲勞壽命，然后對比本文算法預測壽命和試驗壽命，驗證本文算法的精度;針對工程上常見的角焊縫，分別將熱點應(yīng)力和等效熱點應(yīng)力與MWCM結(jié)合，研究不同拉伸彎曲比例的載荷對兩種方法多軸疲勞壽命的影響，驗證等效熱點應(yīng)力作為多軸疲勞評定應(yīng)力的合理性。
　　(3)按照API2C-20

4、12《海洋平臺起重機規(guī)范》，確定目標起重機在五種不同工況下的載荷，然后計算起重機轉(zhuǎn)臺的受力狀況，進而確定轉(zhuǎn)臺的邊界條件。接著對目標起重機轉(zhuǎn)臺進行有限元分析，找出其危險部位，并對危險部位焊縫實體建模，然后用MPC技術(shù)建立轉(zhuǎn)臺殼-實體混合模型，重新進行有限元分析，得到危險部位焊縫詳細的應(yīng)力分布，為提取焊趾處的等效熱點應(yīng)力奠定基礎(chǔ)。
　　(4)根據(jù)轉(zhuǎn)臺危險焊縫詳細的應(yīng)力分布，確定焊縫疲勞待評估點，然后提取待評估點的等效熱點應(yīng)力，將等效熱