海底管道悬空评估应用分析

海底管道在服役期间由于各种原因会在某些管段形成悬空段,悬空段的存在会影响管道的安全运行。文中以渤中海域某管道为例,基于DNV规范,对海底管道允许悬空长度和海底管道疲劳寿命的影响因素（工作内压、海流流速、沟槽深度）进行分析。     

高强度钢超高周疲劳特性试验研究

该文介绍以20kHz超声波振动疲劳试验机对三组55SC7高强度钢试材作超高周疲劳特性试验研究，试验结果表明：在高周区及超高周区S－N曲线呈下降趋势，与传统假设完全不一，疲劳强度并不随其硬度（Hv)及弹性极限σ(b)的提高而提高，疲劳裂纹萌生于试件内部，主要由硫化物和钙化物等质所致。     

HCSR疲劳载荷概率水平及形状参数的研究

针对协调共同规范（HCSR）中疲劳评估的概率水平和形状参数的选取问题,通过理论分析和数值计算分析对结构疲劳损伤贡献率最大的长期应力范围所对应的超越概率水平,分析不同超越概率水平下形状参数对结构疲劳寿命的敏感性,通过实船谱分析计算,得到热点应力范围长期分布。     

纤维增强热塑性复合管疲劳性能研究

纤维增强热塑性复合管(FRTP)由于较小的弯曲刚度、较轻的自身质量和良好的抗腐蚀性能等优点,在海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文以FRTP为研究对象,首先通过开展拉-拉单轴疲劳实验得到S-N曲线,并基于剩余刚度理论确定FRTP刚度衰减模型。通过Abaqus有限元软件建立FRTP三维有限元模型,利用Fortran语言编写UMAT子程序模拟其在σ_max=80%σ_s、65%σ_s、55%σ_s、40%σ_s等4种应力水平疲劳荷载下的疲劳过程。从应变和变形两方面进行疲劳分析,基于刚度衰减模型对60%σ_s应力水平疲劳荷载下的FRTP疲劳过程进行预测。结果表明管道刚度随着荷载循环周次的增加而逐渐衰减,在疲劳寿命前期,荷载应力水平越高,刚度衰减越快。     

基于Logistic函数拟合土体应力应变关系曲线的研究

E50作为表征材料变形特性的参数,在有限元计算中有着重要作用。E50由无侧限抗压强度试验得出,由于试验过程中的某些不确定性因素,E50的值一般具有较大的离散性。利用Logistic函数拟合土体的的应力应变关系曲线,推导出的曲线具有（σ1）f、（ε1）f、Rf三个独立的参数,再利用最小二乘法求解E50,对于提高有限元计算精度具有重要意义。     

基于共同规范的散货船货舱口角隅疲劳强度评估

根据《散货船结构共同规范》（CSR）中疲劳强度评估的要求,使用MSC.Patran/Nastran和中国船级社开发的CSR自动加载程序,对176 000 dwt散货船货舱口角隅处进行疲劳强度分析。建立货舱口角隅处的结构有限元模型并细化网格,进行热点应力分析,根据线性疲劳累计损伤原理,进行了疲劳累计损伤计算,结果表明货舱口角隅处的疲劳强度满足规范要求。     

基于HCSR规范计算海况对疲劳寿命的影响研究

相关资料表明,航行于北大西洋的船队数量占所有船队比例很小,而航行于全球或更低海况的船队数量比例较大,HCSR规范选取北大西洋海况为计算海况。本文基于谱分析的直接计算理论并以13型船为目标船,计算HCSR规范需强制校核热点和纵骨端部在不同海况下（全球和北大西洋海况）疲劳寿命的比值。结果表明：计算海况对疲劳寿命有较大的影响（比值为2左右）,HCSR规范中的海况假定对评估结果保有余量。     

基于CSR中热点应力的散货船疲劳强度分析

基于散货船共同结构规范（CSRBC）的热点应力法，对一艘30000t级散货船内底板与底凳的斜板相交处进行了疲劳强度分析。通过对疲劳热点位置建立精细网格模型，采用中国船级社开发的软件CCS-Tools及英国劳氏船级社开发的SHIPRIGHT进行了热点应力分析及疲劳寿命计算。另外，还介绍了采用电子表格计算疲劳寿命的方法。     

基于HCSR的热点应力插值方法研究

针对《散货船、油船协调共同规范》（HCSR）中的疲劳热点应力插值方法,总结7种不同的插值方式,通过对简化的实体单元和壳体单元模型的分析以及实船模型新旧规范的对比,验证了HCSR中插值方法的合理性,并对两个版本的HCSR方法进行比较.     

科里奥利质量流量计疲劳寿命评估的数值分析和试验

为了评估科里奥利质量流量计（CMF）的疲劳寿命，以某新型CMF为研究对象，采用有限元方法对其力学特性和疲劳行为进行分析。在此基础上，设计评估该型CMF疲劳寿命的试验平台，并进行疲劳试验。根据数值分析结果和试验结果获得CMF的位移疲劳寿命计算公式，评估该新型CMF的疲劳寿命，并确认其安全性。研究结果能验证该数值分析和试验方法的可行性和可靠性，有助于提高我国CMF的设计和制造水平。     

基于切口应力强度理论的横向角接焊接接头的疲劳强度评估

在焊接接头处,由于几何的不连续造成了局部的应力集中,对其疲劳强度评估的研究是十分必要的。文章提出采用奇异强度（as）来计算接头处的几何应力,并基于N-SIF方法分析了不同几何尺寸下十字接头的疲劳强度。结果表明该修正公式可以十分简便地评估出焊接接头处的疲劳强度。     

低强匹配焊接接头匹配特性研究

焊接接头的屈服强度匹配方式对接头的设计、制造工艺、裂纹敏感性以及破坏行为有重要影响,焊缝金属、母材、焊接接头强度以及焊接接头强度匹配系数的分布是焊接结构强度、寿命和可靠性计算的基础.文章介绍了对12Ni3CrMoV钢焊接接头屈服强度匹配系数的分布进行的研究,并给出了分析结果.作者认为控制母材和焊缝金属的屈服强度分布的标准差,是降低失配概率的主要途径.     

Stress magnification effect of initial deformation on the notch stress field and fatigue strength of thin plate welded joints

Compared with thick plate welded joint, the welding joint of thin plate will produce initial deformation due to its low bending rigidity. The existence of initial deformation will cause the welded structure to produce secondary bending effect, which will produce greater stress magnification effect at the weld toe and seriously affect the fatigue strength of thin plate welded joints. Therefore, based on the correction formula of thick plate, considering the influence of initial deformation and geometric nonlinearity of thin plate, this paper deduces the stress magnification factor formula at the weld toe of T-shaped and cruciform specimens. The accuracy of the revised formula is further verified by comparing the notch stress calculated by the modified formula with the FE results. Finally, the modified formula is applied to the notch stress and fatigue evaluation of typical thin plate welded joints respectively. The results show that the proposed notch stress calculation formula can fully consider the stress amplification effect of thin plate structure, and can be used to quickly evaluate the notch stress field and fatigue strength of thin plate welded joints.     

钛合金焊接接头疲劳裂纹声发射特征研究

钛合金以其良好的性能得到工业界广泛的应用,但是钛合金建造和焊接工艺极难控制,容易产生焊接缺陷.本文利用声发射技术对不同厚度钛合金焊接接头拉伸和疲劳损伤过程进行动态监测,获得了钛合金焊接接头焊缝从裂纹萌生、扩展、直至断裂过程的声发射事件数量、幅度、危险程度分布特性,提出了钛合金焊接接头疲劳损伤声发射阶段性理论,为声发射技术应用于钛合金结构服役过程的全寿命安全监测提供了理论依据.     

等效热点应力法结合临界面法评估焊接接头多轴疲劳强度研究

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向应力峰值零点位置定义等效热点应力,结合基于临界面法的MWCM法建立评估复杂焊接接头多轴疲劳强度的方法。采用数值计算分析零点位置的变化规律,建立零点位置拟合方程。利用公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果对等效热点应力法进行精度验证。结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,能在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,可以评估多轴疲劳强度。     

Numerical simulations of fatigue crack initiation and propagation based on re-tensile plastic zone generating load criterion for in-plane gusset welded joints

Many accidents are caused by fatigue in welded built-up steel structures, and so it is important to estimate the fatigue lives of such structures quantitatively for safety reasons. By assuming that fatigue cracks cannot grow without an accumulation of alternating tensile/compressional plastic strain, one of the authors identified an improved effective stress intensity factor range ΔK _RPG based on the re-tensile plastic zone generating (RPG) load, which represents the driving force for fatigue cracks, and suggested that ΔK _RPG should be used as the parameter to describe fatigue crack growth behavior. The “FLARP” numerical simulation code in which ΔK _RPG is implemented as the fatigue crack growth parameter, was developed in order to predict fatigue crack initiation and propagation behavior. In this paper, it is demonstrated that FLARP gives accurate estimates for fatigue life by comparing the estimated fatigue crack growth curves and S–N curves with the experimental results for in-plane gusset welded joints, which are used in many welded steel structures. Moreover, the effect of induced bending moment due to the linear misalignment in the out of plane direction on the fatigue strength of in-plane gusset welded joints is investigated through numerical simulations.     

一种新的海洋平台管节点应力评估方法

海洋工程焊接管节点受应力集中及复杂随机载荷的联合作用,容易发生疲劳破坏。为了提高焊接管节点结构疲劳寿命预测的准确性,文章以管壁厚方向上的一点作为疲劳评估点,提出了一种新的管节点结构应力计算方法。通过与国际上公开发表的疲劳试验数据进行比较,证明了文中方法应用于管节点结构的可行性及考虑壁厚方向应力梯度的有效性。基于数值计算,文中还提出了可用于T型管节点应力集中系数计算的参数公式,并对参数公式的精度进行了验证。     

打磨处理改善焊缝疲劳性能的试验研究

由于高强度钢的使用，船舶结构许用应力水平的提高，船舶结构的疲劳强度越来越受到关注。船舶结构的疲劳寿命取决于其焊接结构的疲劳寿命。因此，了解焊缝几何参数对焊件疲劳强度的影响以及采用经济实用的方法改善船舶结构的疲劳性能是十分重要的。本文首先对焊缝几何参数对焊件疲劳寿命的影响进行了分析，在此基础上用ABS钢和945钢两种钢板做试件，分别进行了简单拉伸实验及打磨和未打磨条件下对接接头的疲劳试验。试验结果表明焊件的疲劳寿命可以通过打磨焊缝得到改善；尤其对于高强度钢焊件。试验还说明手工打磨焊缝和机械磨削焊缝对焊件疲劳强度的改善效果差别很大，疲劳寿命的分散性也很大。因此，应当对改善焊件疲劳寿命的工艺进行更详细的研究。     

A simplified method for evaluating singular stress field and fatigue strength of U-shaped notch

In order to simplify the assessment method of notch stress and fatigue strength for cruciform welded structures in ocean engineering, a simple stress assessment formula based on singular strength values $a{s}_i$ and $b{s}_i$ was presented according to linear elastic fracture mechanics and notch stress strength theory. In view of the stress singularity caused by the V-notch, the stress of the corresponding U-notch was recommended and used for fatigue evaluation. Therefore, on the basis of V-notch stress formula, a simplified U-notch stress field evaluation formula was obtained by theoretical analysis and numerical calculation. After a series of verification, it is found that the stress distribution and fatigue strength evaluation formula for cruciform welded joints based on singular strength values proposed in this paper can simply and accurately predict the notch stress at welded joints. The result of fatigue strength evaluated by the simplified formula has a smaller scatter band.     

TIG熔修提高船体钢焊接接头腐蚀疲劳抗力的研究

对经ＴＩＧ熔修和未经ＴＩＧ熔修的４５ｋｇ级船体钢焊接试样进行了全面模拟实船肥役条件的腐蚀疲劳实验研究。结果表明，按一定工艺规范熔修处理的焊接接头，其海水介质腐蚀疲劳抗力得到了显著的提高。