考虑复合材料修复的FPSO船体梁极限强度研究
发布时间：2021-03-13 14:10
FPSO作为海洋工程装备,一般长期在外海作业,在恶劣海况各种交变载荷作用下会引起裂纹损伤。在裂纹损伤的初期,对裂纹处的船体结构进行加固修复是非常必要的。焊接修复是目前最常用的结构损伤修复技术,但也存在一定的局限性。CFRP具有高弹性模量、高强度、良好的耐疲劳性和耐腐蚀性等优点,CFRP加固修复损伤钢结构技术在船舶与海洋工程领域应用前景广阔。本文采用非线性有限元法对受轴向压缩载荷作用下CFRP修复含裂纹加筋板的极限强度进行分析。考虑了CFRP粘贴长度、粘贴宽度、粘贴层数、铺层角度等参数对加固修复后极限强度的影响。同时对CFRP修复含裂纹加筋板、止裂孔与CFRP修复含裂纹加筋板和中心孔与CFRP修复含裂纹加筋板的极限强度进行对比分析。在此基础上对CFRP修复含裂纹损伤FPSO舱段进行极限强度分析。具体研究内容如下:（1）对加筋板进行线性特征值屈曲分析,将一阶屈曲模态作为几何初始缺陷引入到加筋板极限强度计算中,几何初始缺陷的引入使加筋板的极限强度有明显下降。采用非线性有限元法计算CFRP修复含裂纹加筋板的极限强度。CFRP修复后含裂纹加筋板的极限强度有明显提高,且接近于含几何初始缺陷加筋板极...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 碳纤维增强复合材料简介
1.2.2 CFRP修复钢结构的力学性能研究现状
1.2.3 CFRP修复钢结构的粘结性能研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 CFRP修复含裂纹加筋板极限强度研究
2.1 引言
2.2 理论基础
2.2.1 经典层合板理论
2.2.2 Cohesive单元
2.3 几何初始缺陷
2.3.1 几何模型和材料参数
2.3.2 边界条件
2.3.3 加筋板线性屈曲特征值分析
2.3.4 几何初始缺陷对极限强度的影响
2.4 模型算例验证
2.5 CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
2.5.1 有限元模型的建立
2.5.2 材料参数
2.5.3 分析讨论
2.6 胶层剥离机理分析
2.6.1 胶层应力
2.6.2 胶层损伤过程
2.7 本章小结
第3章 CFRP修复含裂纹加筋板影响参数研究
3.1 引言
3.2 同一长度裂纹下的影响参数分析
3.2.1 几何模型和材料参数
3.2.2 粘贴长度对加筋板极限强度的影响
3.2.3 粘贴宽度对加筋板极限强度的影响
3.2.4 粘贴层数对加筋板极限强度的影响
3.2.5 铺层角度对加筋板极限强度的影响
3.2.6 单面粘贴与双面粘贴对加筋板极限强度的影响
3.3 不同长度裂纹下的影响参数分析
3.4 本章小结
第4章 止裂孔与CFRP修复含裂纹加筋板极限强度研究
4.1 引言
4.2 止裂孔与CFRP修复方法
4.3 止裂孔与CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
4.3.1 有限元模型的建立
4.3.2 分析讨论
4.4 中心孔与CFRP修复方法
4.5 中心孔与CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
4.5.1 有限元模型的建立
4.5.2 极限强度分析
4.5.3 胶层应力
4.5.4 胶层损伤过程
4.5.5 中心孔应力
4.6 本章小结
第5章 CFRP修复含裂纹FPSO船体梁极限强度研究
5.1 引言
5.2 准静态法
5.3 FPSO结构有限元模型
5.3.1 有限元模型的建立
5.3.2 边界条件及加载方式
5.4 FPSO结构极限强度分析
5.4.1 完整结构的极限强度
5.4.2 含裂纹损伤FPSO极限强度
5.4.3 CFRP修复含裂纹损伤FPSO极限强度
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFRP加固损伤钢板的拉伸及疲劳性能研究[J]. 张彤彤,吴健,李泓运,王纬波. 船舶力学. 2017(10)
[2]CFRP加固轴心受压方钢管柱稳定承载力试验研究[J]. 陈家旺,完海鹰. 建筑钢结构进展. 2016(05)
[3]CFRP加固损伤钢梁有限元分析[J]. 王勃,王红雷,周柏成,宋雨非. 低温建筑技术. 2016(06)
[4]二次受力下CFRP板加固钢梁静力试验和数值分析[J]. 完海鹰,王春宇,杜维凤,冯然. 建筑科学. 2016(05)
[5]预应力CFRP加固简支梁的弹性力学解析解[J]. 陈超,周叮,刘朵,张建东. 玻璃钢/复合材料. 2016(01)
[6]负载条件下CFRP加固轴心受压钢管短柱受力性能研究[J]. 周乐,王晓初,王军伟,白云皓. 工程力学. 2015(11)
[7]起重机桁架臂疲劳裂纹形成寿命影响因素分析[J]. 蔡福海,原维晨,王欣,赵福令,贾兴军. 机械强度. 2015(01)
[8]MOL Comfort号事故谜中谜[J]. 刘萧. 中国船检. 2013(09)
[9]CFRP加固H型损伤钢梁的扩展有限元分析[J]. 姜震宇,王春江,李向民,许清风,张卫海. 力学季刊. 2012(04)
[10]半潜式钻井平台撑杆结构极限承载力数值仿真计算[J]. 刘昆,张延昌,王璞,王自力. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]CFRP板加固钢结构疲劳性能及其设计方法研究[D]. 王海涛.东南大学 2016
[2]CFRP修复裂纹钢板的粘接和疲劳性能研究[D]. 伍希志.湖南大学 2016
[3]FRP加固含缺陷钢结构的破坏力学分析[D]. 张术宽.华南理工大学 2013
[4]碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究[D]. 曹靖.合肥工业大学 2011
硕士论文
[1]CFRP加固损伤钢梁的受力性能研究[D]. 王红雷.吉林建筑大学 2016
[2]CFRP加固带缺陷钢结构的界面应力有限元分析[D]. 谢伟志.广东工业大学 2016
[3]复合材料在海洋钢结构加固修复中的应用研究[D]. 张彤彤.中国舰船研究院 2015
[4]FRP与钢结构粘结性能试验研究[D]. 齐爱华.大连理工大学 2007
本文编号：3080358
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究的背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 碳纤维增强复合材料简介
1.2.2 CFRP修复钢结构的力学性能研究现状
1.2.3 CFRP修复钢结构的粘结性能研究现状
1.3 本文的研究内容
第2章 CFRP修复含裂纹加筋板极限强度研究
2.1 引言
2.2 理论基础
2.2.1 经典层合板理论
2.2.2 Cohesive单元
2.3 几何初始缺陷
2.3.1 几何模型和材料参数
2.3.2 边界条件
2.3.3 加筋板线性屈曲特征值分析
2.3.4 几何初始缺陷对极限强度的影响
2.4 模型算例验证
2.5 CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
2.5.1 有限元模型的建立
2.5.2 材料参数
2.5.3 分析讨论
2.6 胶层剥离机理分析
2.6.1 胶层应力
2.6.2 胶层损伤过程
2.7 本章小结
第3章 CFRP修复含裂纹加筋板影响参数研究
3.1 引言
3.2 同一长度裂纹下的影响参数分析
3.2.1 几何模型和材料参数
3.2.2 粘贴长度对加筋板极限强度的影响
3.2.3 粘贴宽度对加筋板极限强度的影响
3.2.4 粘贴层数对加筋板极限强度的影响
3.2.5 铺层角度对加筋板极限强度的影响
3.2.6 单面粘贴与双面粘贴对加筋板极限强度的影响
3.3 不同长度裂纹下的影响参数分析
3.4 本章小结
第4章 止裂孔与CFRP修复含裂纹加筋板极限强度研究
4.1 引言
4.2 止裂孔与CFRP修复方法
4.3 止裂孔与CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
4.3.1 有限元模型的建立
4.3.2 分析讨论
4.4 中心孔与CFRP修复方法
4.5 中心孔与CFRP修复含裂纹加筋板的有限元模型
4.5.1 有限元模型的建立
4.5.2 极限强度分析
4.5.3 胶层应力
4.5.4 胶层损伤过程
4.5.5 中心孔应力
4.6 本章小结
第5章 CFRP修复含裂纹FPSO船体梁极限强度研究
5.1 引言
5.2 准静态法
5.3 FPSO结构有限元模型
5.3.1 有限元模型的建立
5.3.2 边界条件及加载方式
5.4 FPSO结构极限强度分析
5.4.1 完整结构的极限强度
5.4.2 含裂纹损伤FPSO极限强度
5.4.3 CFRP修复含裂纹损伤FPSO极限强度
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CFRP加固损伤钢板的拉伸及疲劳性能研究[J]. 张彤彤,吴健,李泓运,王纬波. 船舶力学. 2017(10)
[2]CFRP加固轴心受压方钢管柱稳定承载力试验研究[J]. 陈家旺,完海鹰. 建筑钢结构进展. 2016(05)
[3]CFRP加固损伤钢梁有限元分析[J]. 王勃,王红雷,周柏成,宋雨非. 低温建筑技术. 2016(06)
[4]二次受力下CFRP板加固钢梁静力试验和数值分析[J]. 完海鹰,王春宇,杜维凤,冯然. 建筑科学. 2016(05)
[5]预应力CFRP加固简支梁的弹性力学解析解[J]. 陈超,周叮,刘朵,张建东. 玻璃钢/复合材料. 2016(01)
[6]负载条件下CFRP加固轴心受压钢管短柱受力性能研究[J]. 周乐,王晓初,王军伟,白云皓. 工程力学. 2015(11)
[7]起重机桁架臂疲劳裂纹形成寿命影响因素分析[J]. 蔡福海,原维晨,王欣,赵福令,贾兴军. 机械强度. 2015(01)
[8]MOL Comfort号事故谜中谜[J]. 刘萧. 中国船检. 2013(09)
[9]CFRP加固H型损伤钢梁的扩展有限元分析[J]. 姜震宇,王春江,李向民,许清风,张卫海. 力学季刊. 2012(04)
[10]半潜式钻井平台撑杆结构极限承载力数值仿真计算[J]. 刘昆,张延昌,王璞,王自力. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2012(05)
博士论文
[1]CFRP板加固钢结构疲劳性能及其设计方法研究[D]. 王海涛.东南大学 2016
[2]CFRP修复裂纹钢板的粘接和疲劳性能研究[D]. 伍希志.湖南大学 2016
[3]FRP加固含缺陷钢结构的破坏力学分析[D]. 张术宽.华南理工大学 2013
[4]碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究[D]. 曹靖.合肥工业大学 2011
硕士论文
[1]CFRP加固损伤钢梁的受力性能研究[D]. 王红雷.吉林建筑大学 2016
[2]CFRP加固带缺陷钢结构的界面应力有限元分析[D]. 谢伟志.广东工业大学 2016
[3]复合材料在海洋钢结构加固修复中的应用研究[D]. 张彤彤.中国舰船研究院 2015
[4]FRP与钢结构粘结性能试验研究[D]. 齐爱华.大连理工大学 2007
本文编号：3080358
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3080358.html
