基于零点结构应力的K型管节点多轴疲劳评估方法研究
发布时间：2021-04-22 01:00
管节点作为海洋工程焊接结构一种最主要的结构形式,它的疲劳问题一直以来都受到人们的关注。在海洋工程实际中由于风、浪、流的交互作用,管节点部位的应力状态一般是多轴交变的。目前海洋工程业内普遍使用单轴疲劳理论对其疲劳强度进行校核,而多轴疲劳寿命研究较少。管节点焊缝周围不仅处于多轴应力状态并且有较大的应力梯度和应力集中。基于单轴疲劳理论的寿命评估常常导致预测结果分散性较大。因此对于管节点,对其多轴疲劳特性进行研究分析,建立符合工程实际的海洋工程焊接管节点的多轴疲劳评估方法,对于保证海洋结构物的安全具有重要意义。本文从解决传统热点应力法应用于管节点疲劳强度评估中存在的问题出发,引进一种新的疲劳评估应力计算方法---零点结构应力法。结合多轴疲劳最新研究成果,采用理论分析与有限元相结合的方式,研究建立K型管节点的多轴疲劳评估方法。首先,建立了考虑焊缝的精细有限元模型,并对模型的计算精确性进行了验证。基于零点结构应力法,对K型管节点的应力分布进行了分析,给出了相贯线上各个角度位置在厚度方向的应力分布。通过有限元数值计算结果,获得了基于零点结构应力法的K型管节点在轴向平衡载荷下的应力分布规律。并对该应力...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展
1.2.1 管节点SCF研究现状
1.2.2 疲劳评估应力研究现状
1.2.3 船舶与海洋工程结构物多轴疲劳研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 零点结构应力与多轴疲劳准则
2.1 零点结构应力
2.1.1 管节点零点结构应力定义
2.1.2 零点结构应力法优势概述
2.1.3 管节点零点结构应力及零点位置计算流程
2.2 多轴疲劳准则
2.2.1 传统多轴疲劳准则
2.2.2 基于临界面理论的多轴疲劳准则
2.2.3 MWCM方法介绍
2.3 管节点零点结构应力联合MWCM法疲劳寿命评估流程
2.4 本章小结
3 基于零点结构应力的应力分布计算及多轴应力分析
3.1 K型管节点有限元建模
3.1.1 K型管节点几何尺寸
3.1.2 K型管节点焊缝模拟及网格划分
3.2 K型管节点有限元模型数值分析
3.2.1 K型管节点模型精度验证
3.2.2 K型管节点有限元收敛性分析
3.2.3 K型管节点SCFzp及ZP分布规律
3.3 K型管节点多轴应力状态分析
3.4 本章小结
4 基于零点结构应力的参数公式拟合及组合载荷下分布规律分析
4.1 几何参数对K型管节点SCFzp及ZP的影响分析
4.1.1 参数α与β对SCFzp及ZP的影响分析
4.1.2 参数γ与τ对SCFzp及ZP的影响分析
4.1.3 参数θ对SCFzp及ZP的影响分析
4.2 轴向平衡载荷下K型管节点零点结构应力集中系数参数公式
4.2.1 参数方程拟合
4.2.2 参数方程验证
4.3 K型管节点多轴载荷下的应力场分布规律分析
4.3.1 AX+IPB组合载荷下SCFzp及ZP分布规律
4.3.2 AX+OPB组合载荷下SCFzp及ZP分布规律
4.3.3 组合载荷下应力集中系数比较
4.4 本章小结
5 基于零点结构应力的K型管节点多轴疲劳寿命评估
5.1 基于传统多轴准则的S-N曲线拟合
5.1.1 管-板焊接接头名义应力试验数据
5.1.2 管-板焊接接头零点结构应力集中系数计算
5.1.3 多轴疲劳S-N曲线拟合
5.2 K型管节点多轴疲劳寿命评估
5.2.1 基于传统多轴准则的寿命评估
5.2.2 基于MWMC法的多轴疲劳寿命评估
5.3 单轴与多轴疲劳寿命评估比较
5.3.1 基于单轴理论的CIDECT规范推荐做法
5.3.2 单轴与多轴疲劳评估对比分析
5.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
硕士论文
[1]基于多轴准则的焊接接头缺口疲劳寿命分析[D]. 刘斌.西南交通大学 2017
[2]海洋平台起重机转台焊缝多轴疲劳寿命评估[D]. 杨智棕.大连理工大学 2015
[3]焊接管节点应力分布规律评估新方法研究[D]. 赵晓玲.大连理工大学 2015
[4]船舶与海洋工程焊接结构多轴疲劳研究[D]. 刘英芳.大连理工大学 2014
[5]小水线面双体船多轴高周疲劳评估方法研究[D]. 刘金勇.哈尔滨工程大学 2013
[6]基于临界面法的焊接结构多轴疲劳强度研究[D]. 赵一阳.大连理工大学 2010
[7]多体船连接桥的多轴疲劳分析[D]. 邱悦.哈尔滨工程大学 2010
[8]海洋平台结构中K型管节点疲劳强度分析[D]. 梁园华.大连理工大学 2002
本文编号：3152846
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状及发展
1.2.1 管节点SCF研究现状
1.2.2 疲劳评估应力研究现状
1.2.3 船舶与海洋工程结构物多轴疲劳研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 零点结构应力与多轴疲劳准则
2.1 零点结构应力
2.1.1 管节点零点结构应力定义
2.1.2 零点结构应力法优势概述
2.1.3 管节点零点结构应力及零点位置计算流程
2.2 多轴疲劳准则
2.2.1 传统多轴疲劳准则
2.2.2 基于临界面理论的多轴疲劳准则
2.2.3 MWCM方法介绍
2.3 管节点零点结构应力联合MWCM法疲劳寿命评估流程
2.4 本章小结
3 基于零点结构应力的应力分布计算及多轴应力分析
3.1 K型管节点有限元建模
3.1.1 K型管节点几何尺寸
3.1.2 K型管节点焊缝模拟及网格划分
3.2 K型管节点有限元模型数值分析
3.2.1 K型管节点模型精度验证
3.2.2 K型管节点有限元收敛性分析
3.2.3 K型管节点SCFzp及ZP分布规律
3.3 K型管节点多轴应力状态分析
3.4 本章小结
4 基于零点结构应力的参数公式拟合及组合载荷下分布规律分析
4.1 几何参数对K型管节点SCFzp及ZP的影响分析
4.1.1 参数α与β对SCFzp及ZP的影响分析
4.1.2 参数γ与τ对SCFzp及ZP的影响分析
4.1.3 参数θ对SCFzp及ZP的影响分析
4.2 轴向平衡载荷下K型管节点零点结构应力集中系数参数公式
4.2.1 参数方程拟合
4.2.2 参数方程验证
4.3 K型管节点多轴载荷下的应力场分布规律分析
4.3.1 AX+IPB组合载荷下SCFzp及ZP分布规律
4.3.2 AX+OPB组合载荷下SCFzp及ZP分布规律
4.3.3 组合载荷下应力集中系数比较
4.4 本章小结
5 基于零点结构应力的K型管节点多轴疲劳寿命评估
5.1 基于传统多轴准则的S-N曲线拟合
5.1.1 管-板焊接接头名义应力试验数据
5.1.2 管-板焊接接头零点结构应力集中系数计算
5.1.3 多轴疲劳S-N曲线拟合
5.2 K型管节点多轴疲劳寿命评估
5.2.1 基于传统多轴准则的寿命评估
5.2.2 基于MWMC法的多轴疲劳寿命评估
5.3 单轴与多轴疲劳寿命评估比较
5.3.1 基于单轴理论的CIDECT规范推荐做法
5.3.2 单轴与多轴疲劳评估对比分析
5.4 本章小结
结论
展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
硕士论文
[1]基于多轴准则的焊接接头缺口疲劳寿命分析[D]. 刘斌.西南交通大学 2017
[2]海洋平台起重机转台焊缝多轴疲劳寿命评估[D]. 杨智棕.大连理工大学 2015
[3]焊接管节点应力分布规律评估新方法研究[D]. 赵晓玲.大连理工大学 2015
[4]船舶与海洋工程焊接结构多轴疲劳研究[D]. 刘英芳.大连理工大学 2014
[5]小水线面双体船多轴高周疲劳评估方法研究[D]. 刘金勇.哈尔滨工程大学 2013
[6]基于临界面法的焊接结构多轴疲劳强度研究[D]. 赵一阳.大连理工大学 2010
[7]多体船连接桥的多轴疲劳分析[D]. 邱悦.哈尔滨工程大学 2010
[8]海洋平台结构中K型管节点疲劳强度分析[D]. 梁园华.大连理工大学 2002
本文编号：3152846
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3152846.html
