海洋工程结构物局部结构疲劳行为基础研究

发布时间：2020-08-02 09:12

【摘要】：随着海洋资源开发的大规模发展，各类海洋工程结构物应运而生。在海上作业的海洋工程结构物，由于受到不断变化的波浪载荷的作用，使得结构内部产生了不断变化的应力，这将造成结构的疲劳损伤，因此疲劳破坏一直被认为是海洋工程结构物的一种主要破坏形式。目前，海洋平台中大多数结构是由钢管焊接而成。在这些钢管的连接部位，即管节点处，由于结构形式和焊接的影响，很容易在其相贯线附近产生极大的应力集中。因此，管节点局部结构是海洋平台结构中最关键的部位，也是抵抗破坏最薄弱的环节。为此，有必要研究节点局部结构形式对疲劳行为的影响，通过控制节点局部结构区域内热点应力的产生部位，控制疲劳裂纹的产生，同时，对由疲劳造成的裂纹尖端区进行打磨，以延缓裂纹扩展速度，实现延长维修周期、减小维修难度、节省维修费用的目的。本文试图在上述方面做一些工作，以考虑节点局部结构形式对疲劳行为的影响。文章主要内容包括以下几个方面。首先，在对该课题研究领域做了简要回顾的基础上，提出了本文研究的意义所在。其次，考虑到本文所要模拟分析的是海洋工程结构物中的构件，因此在第一章里作者主要对海洋工程结构物的总体情况作以简要介绍，包括海洋平台结构系统、设计载荷、工作原理及结构特征等。第二、三章则主要是对有关结构疲劳损伤机理和管节点疲劳分析的介绍，其中涉及到疲劳的基本概念和分析方法，以及在管节点应力分析中应力和应力集中系数(SCF)的选取和计算方法。本文的工作重点在第四章，该章详细地介绍了典型K型管节点疲劳分析的全过程，从模型的建立、网格的划分、载荷及边界条件的选取，到热点应力和SCF的确定，以及最后疲劳寿命的计算。最后，通过数值模拟分析，采取对由疲劳造成的裂纹尖端区进行打磨以延缓裂纹扩展速度的方式，确实延长了节点的疲劳寿命。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P75

【引证文献】