焊接殘余應(yīng)力對半潛式海洋平臺關(guān)鍵節(jié)點疲勞壽命影響研究.pdf

1、隨著焊接技術(shù)的發(fā)展和海洋平臺建造水平的提高，高強度鋼越來越多地應(yīng)用于船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物的關(guān)鍵部位。高強鋼的采用有利于提升結(jié)構(gòu)的強度，但其彈性模量并未提高，反而使得高強鋼結(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)力的存在將會對結(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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)有限元模型，開展了結(jié)構(gòu)強度分析，確定了平臺結(jié)構(gòu)的疲勞熱點；最后對比分析了考慮殘余應(yīng)力和無殘余應(yīng)力影響時結(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：
　　（1）基于殘余應(yīng)力產(chǎn)生機理，開展了焊接殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響機理研究，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；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，進行了焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響研究；開展了T型焊接結(jié)構(gòu)疲勞試驗研究，通過試驗結(jié)果和有限元數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析，進一步討論焊接殘余應(yīng)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(shè)計波理論，采用AQ WA軟件對目標平臺進行了波浪載荷預(yù)報。針對半潛式海洋平臺結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的熱點應(yīng)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(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“熱點模型”為研究對象開展殘余應(yīng)力研究，獲得熱點結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布特點和規(guī)律；把分析得到的殘余應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力