焊接结构多轴疲劳寿命预测结构应力法

海洋工程焊接结构形式复杂且遭受随机波浪载荷作用,焊接接头多数处于多轴疲劳状态,而目前工程上主要采用基于单轴疲劳理论和试验的方法预测结构的疲劳寿命。为了提高焊接结构疲劳寿命预测的准确性,文章提出了一种评估焊接接头疲劳强度的新型结构应力法,并与临界面理论相结合,能够用于实际焊接结构的多轴疲劳寿命预测。通过对国际上已公开发表的疲劳试验数据进行有限元分析,证明了文中提出的结构应力法比传统的热点应力法具有更高的精度,以及该方法应用于焊接结构多轴疲劳寿命预测的可行性。最后,应用该方法对一个T型管节点进行了多轴疲劳寿命计算。     

基于临界面理论的焊接结构多轴疲劳寿命评估方法

目前多轴疲劳理论难以用于实际工程中焊接结构的疲劳寿命评估.文章将等效热点应力法与双参数临界面理论相结合,提出了一种能够应用于复杂焊接结构的多轴疲劳寿命评估方法.分别阐述了双参数临界面法的损伤参数、控制方程以及等效热点应力的定义,给出了焊接结构多轴疲劳寿命的评估过程,并应用有限元数值模拟验证了该方法的可行性.     

基于IIW准则的焊接接头多轴疲劳强度评估

多轴疲劳失效是焊接结构的主要失效模式之一。本文基于IIW多轴疲劳准则,结合切口应力法,采用1mm与0.3mm两种虚拟半径,对当前比例加载与非比例加载下的多轴疲劳实验数据进行了对比研究,结果表明：较之于名义应力法,两种虚拟半径下的切口应力系统数据点分散带 从1:3.06分别降至1:2.01与1:2.15,虚拟半径取0.3mm在多轴疲劳分析中是可行的;两种虚拟半径下的实验数据点分布均与厚度相关。在此基础上,本文在1mm与0.3mm两种虚拟半径基础上引入了0.5mm的虚拟半径,针对不同板厚引入不同虚拟半径进行有限元分析,数据点分散带 进一步降至1:1.78,拟合得到存活率PS=97.7%的S-N曲线,其斜率m为5.7,疲劳等级FAT为500MPa。     

基于热点应力法的新型插板接头疲劳寿命评估

针对岸边集装箱起重机的一种新型插板接头,使用有限元方法研究了接头在轴力和弯矩作用下的集中系数。基于码头记录的载荷谱对应的热点应力对插板接头在200万次循环作用下的疲劳损伤进行评估,其疲劳寿命较传统插板接头提高至5.2倍,新型接头形式可供类似项目借鉴,基于热点应力法的插板接头疲劳寿命评估方法可供同行参考。     

基于残余应力释放的FPSO典型焊接接头的疲劳强度修正公式

由于浮式生产储油卸油船(FPSO)等船舶结构在服役前常常经历过较大的静载荷,这个预载荷常常会使焊接接头处较高的残余应力产生释放,同时船舶结构还承受着不断变化的波浪载荷,所以在估算FPSO等船舶结构典型焊接接头的疲劳强度时,需考虑残余应力释放的影响.该文通过有限元方法分析了在任意变幅循环载荷下,疲劳热点处的残余应力释放的规律,归纳出残余应力释放的大小与初始残余应力和外载荷之间的关系公式.然后,利用此公式对改进的疲劳估算公式进行修正,并且利用修正后的公式估算不同预载荷下典型焊接接头的疲劳强度,结果与试验结果棚符合.利用修正的改进公式可以更合理地对典型焊接接头在任意变幅循环载荷下的疲劳强度进行设计,同时也合理地解释了疲劳试验中以往不能被理解的结果.     

轴力作用下X型焊接管节点热点应力的分布规律

海洋平台中的焊接管节点的疲劳寿命是由热点应力的大小和分布决定.热点应力的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的循环荷载的次数,而热点应力的位置则决定了疲劳裂纹的萌生位置和扩展方式.文中采用有限元方法分析了承受轴向拉力作用的X型焊接管节点在焊缝周围的热点应力的分布情况,通过对112个X节点进行的模型分析,研究了节点几何参数对热点应力大小和分布规律的影响.     

FPSO典型焊接接头残余应力释放及其对疲劳强度的影响

为了在估算结构疲劳强度时计及残余应力释放的作用,合理地解释在以往焊接接头疲劳试验中不能解释的试验结果,借助三维弹塑性有限元法,研究了FPSO典型焊接接头在任意变幅循环载荷作用下的残余应力释放规律,建立了在任意变幅循环载荷作用下残余应力释放大小与残余应力和外载荷大小之间的计算公式,从而定量地分析了残余应力的释放,提高了疲劳强度估算的准确性和可靠性。     

轴力作用下X型焊接管节点热点应力的分布规律

海洋平台中的焊接管节点的疲劳寿命是由热点应力的大小和分布决定。热点应力的大小决定了管节点在疲劳失效前所能承受的循环荷载的次数,而热点应力的位置则决定了疲劳裂纹的萌生位置和扩展方式。文中采用有限元方法分析了承受轴向拉力作用的X型焊接管节点在焊缝周围的热点应力的分布情况,通过对112个X节点进行的模型分析,研究了节点几何参数对热点应力大小和分布规律的影响。     

AH32钢T型焊接接头疲劳强度的试验与数值模拟

对AH32钢T型试件进行疲劳试验,并利用有限元软件对T型焊接接头的应力分布及疲劳寿命进行数值模拟,最终将疲劳试验结果与数值模拟结果对比分析。研究发现,T型焊接接头在焊趾附近处应力值最大,寿命最短。本文研究结果为今后船海结构物的疲劳寿命预测提供了有益参考。     

基于热点应力的FPSO焊接结构疲劳问题研究

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度问题受到了人们的极大关注.热点应力法应用的关键在于给出合适的热点应力值.本文通过有限元数值计算的对比分析,指出热点应力可以通过距离热点0.5t和1.5t的参考点应力值进行线性外推而得到.文中选取FPSO某一局部结构,采用有限元数值计算,利用热点应力方法推导结构的疲劳寿命,并和全尺度疲劳试验结果进行对比,两者符合得较好.     

船舶纵向构件疲劳评估的热点应力方法

在中国船级社《船体结构疲劳强度指南》(2001版)提出的用名义应力计算船体结构疲劳强度的基础上,提出了一套对船体纵向构件用热点应力方法进行评估的方法,给出了热点应力的计算有限元模型、计算方法和对应的SN曲线选取的要求。     

基于JTP规范中热点应力的油船船体疲劳强度分析

基于JTP规范的热点应力法对一艘76000吨成品油船的内底与底边舱斜板的焊接折角处进行疲劳强度分析。通过建立详细的疲劳热点位置的结构有限元模型,进行热点应力分析,并根据S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤原理,进行了疲劳寿命计算。其分析方法对运用热点应力法进行船体结构的疲劳强度分析具有一定的参考价值。     

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。     

船舶热点疲劳强度研究

以一艘71 000 t的散货船为研究对象,基于IACS的《散货船共同规范》和CCS的《船体结构疲劳强度指南》,采用热点应力法来进行疲劳强度的评估。对热点疲劳计算的结果进行分析和比较,指出用热点应力法进行疲劳强度评估时的影响因素。     

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。     

海上风机在三种风载荷作用下的疲劳分析方法研究

文章提出一种基于等效疲劳载荷的快速有效的结构优化设计方法,首先通过bladed模拟得到时域下的风载荷,然后通过雨流计数法则和等效损伤理论得到相应的疲劳载荷谱和等效疲劳载荷,接着以导管架式海上风机为例,利用AN-SYS对其进行三维建模,选取三种典型管节点和两种非管节点,基于热点应力法计算了其在三种风疲劳载荷作用下的疲劳损伤,通过比较三种载荷作用下的疲劳损伤结果,验证了等效疲劳载荷的可靠性.接着又计算了各等效疲劳载荷分量单独作用下的海上风机焊接节点的疲劳损伤,得出各疲劳载荷分量对疲劳总损伤的贡献,可以为设计者提供更好的载荷设计依据.相比于传统的时域疲劳分析方法和疲劳载荷谱方法,等效疲劳载荷方法更加方便有效.     

基于奇异强度理论的疲劳特性评估方法

疲劳是海洋结构物破坏的重要因素,为简化舰船结构疲劳评估方法,基于线弹性断裂力学和切口应力强度理论,针对典型薄板结构研究拐角节点处的应力强度,分析结构形式,利用ANSYS有限元模拟和MathCAD函数拟合,分别给出计算应力强度因子的＂奇异权函数法＂和＂奇异等效裂纹法＂的研究方法,同时给出简便算法和经验公式。进而应用Paris裂纹扩展法则进行结构奇异强度疲劳特性评估,并结合S-N曲线分析拐角节点处的应力集中,得到与结构尺寸相关的＂奇异应力集中系数＂函数。最后,针对切口应力,提出有限元分析所需要的＂奇异应力等效取值点＂的参考位置。希望能将奇异强度理论纳入船舶结构疲劳强度校核规范中做参考。     

基于二次抛物线插值的船体疲劳强度评估

针对<船体结构疲劳强度指南>中使用三次拉格朗日插值法进行热点应力插值,因为插值节点数据不够平滑等因素导致插值效果不佳,甚至插值失败,提出用二次抛物线法替代三次拉格朗日法,避免插值失败.采用这一插值法在MSC patran\nastran大型通用有限元软件中对某散货船槽形舱壁的典型结构节点进行热点应力疲劳强度评估,效果令人满意.