在現(xiàn)代船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物中通常存在著大量的高強(qiáng)度鋼焊接結(jié)構(gòu)件,通過(guò)它們將船舶的各個(gè)部分連接成為一個(gè)整體。這些焊接結(jié)構(gòu)中包括常見(jiàn)的平板焊接接頭以及浮式儲(chǔ)油結(jié)構(gòu)物中的典型船用焊接接頭等。這些焊接接頭在焊接過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力并對(duì)整體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響,而高強(qiáng)度鋼又對(duì)焊接殘余應(yīng)力較為敏感。這些焊接結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中長(zhǎng)期受到來(lái)自波、浪、流等引起的交變載荷作用,導(dǎo)致其焊縫區(qū)域易產(chǎn)生裂紋,長(zhǎng)此以往終將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞斷裂。目前對(duì)于考慮殘余應(yīng)力變化帶來(lái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響的研究較少,因此開(kāi)展殘余應(yīng)力對(duì)典型焊接接頭疲勞強(qiáng)度影響研究對(duì)合理的評(píng)估和預(yù)報(bào)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度具有重要的參考價(jià)值。本文基于熱-彈塑性和斷裂力學(xué)等相關(guān)理論,對(duì)高強(qiáng)度鋼典型焊接接頭的殘余應(yīng)力及對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響進(jìn)行研究。主要的研究工作及結(jié)論如下:（1）對(duì)長(zhǎng)焊縫高強(qiáng)度鋼對(duì)接焊平板模型1、高強(qiáng)度鋼對(duì)接焊平板模型2以及船用典型焊接接頭進(jìn)行殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬研究,并通過(guò)中子衍射法對(duì)模型2進(jìn)行試驗(yàn)研究,結(jié)果顯示數(shù)值模擬與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果較為吻合。模型1和模型2的橫向焊接殘余拉應(yīng)力的峰值位置均出現(xiàn)在焊趾附近,而遠(yuǎn)離焊縫的區(qū)域應(yīng)力分布相對(duì)較小... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 疲勞強(qiáng)度研究現(xiàn)狀
        1.2.2 焊接殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀
        1.2.3 考慮殘余應(yīng)力的裂紋擴(kuò)展研究現(xiàn)狀
        1.2.4 裂紋擴(kuò)展影響下殘余應(yīng)力重分布的研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 本文主要研究?jī)?nèi)容
第2章 焊接有限元分析與疲勞裂紋擴(kuò)展基礎(chǔ)理論
    2.1 焊接有限元分析
        2.1.1 焊接有限元數(shù)值模擬分析方法
        2.1.2 焊接有限元分析的特點(diǎn)
        2.1.3 焊接過(guò)程的有限元分析簡(jiǎn)化
    2.2 焊接溫度場(chǎng)有限元分析基礎(chǔ)理論
        2.2.1 焊接熱源模型分類(lèi)
        2.2.2 焊接傳熱基本定律
        2.2.3 焊接溫度場(chǎng)的微分方程及邊界條件
        2.2.4 焊接溫度場(chǎng)有限元求解
    2.3 焊接應(yīng)力場(chǎng)有限元分析基礎(chǔ)理論
        2.3.1 應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算準(zhǔn)則
        2.3.2 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
        2.3.3 應(yīng)力場(chǎng)求解有限元方程
    2.4 裂紋擴(kuò)展相關(guān)理論
        2.4.1 裂紋擴(kuò)展模型
        2.4.2 疲勞裂紋的形成及影響裂紋擴(kuò)展的因素
        2.4.3 疲勞裂紋擴(kuò)展準(zhǔn)則
第3章 完整平板對(duì)接焊接接頭殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究
    3.1 焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬分析流程
    3.2 長(zhǎng)焊縫平板模型1焊接殘余應(yīng)力有限元分析
        3.2.1 研究對(duì)象及尺寸
        3.2.2 有限元模型及焊接工藝參數(shù)
        3.2.3 材料參數(shù)
        3.2.4 溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果
        3.2.5 殘余應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果
    3.3 平板模型2焊接殘余應(yīng)力有限元分析
        3.3.1 研究對(duì)象及尺寸
        3.3.2 焊接工藝參數(shù)及網(wǎng)格模型
        3.3.3 焊接溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果
    3.4 平板模型2焊接殘余應(yīng)力試驗(yàn)驗(yàn)證
        3.4.1 試驗(yàn)對(duì)象及目的
        3.4.2 殘余應(yīng)力測(cè)量方法
        3.4.3 測(cè)點(diǎn)方案
        3.4.4 測(cè)量設(shè)備及調(diào)試
        3.4.5 測(cè)量結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 完整船用典型焊接接頭殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究
    4.1 船用典型焊接接頭幾何模型及材料參數(shù)
        4.1.1 幾何模型及尺寸
        4.1.2 焊接工藝及材料參數(shù)
    4.2 船用典型焊接接頭焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 船用典型焊接接頭溫度場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果
        4.2.4 船用典型焊接接頭應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果
    4.3 完整船用典型焊接接頭外載荷下殘余應(yīng)力變化及釋放研究
        4.3.1 邊界條件及載荷
        4.3.2 結(jié)構(gòu)加載后殘余應(yīng)力變化研究
        4.3.3 外載荷作用下殘余應(yīng)力的釋放研究
        4.3.4 不同外載荷作用下殘余應(yīng)力的釋放情況
    4.4 本章小結(jié)
第5章 含初始裂紋的典型焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
    5.1 含初始裂紋的長(zhǎng)焊縫平板模型1殘余應(yīng)力重分布研究
        5.1.1 初始裂紋的位置
        5.1.2 初始裂紋的導(dǎo)入
        5.1.3 含初始裂紋的模型1 殘余應(yīng)力重分布研究
    5.2 含初始裂紋的船用典型焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
        5.2.1 初始裂紋的位置
        5.2.2 初始裂紋的導(dǎo)入及含裂紋模型
        5.2.3 含初始裂紋的船用焊接接頭殘余應(yīng)力重分布研究
    5.3 本章小結(jié)
第6章 考慮殘余應(yīng)力重分布的典型焊接接頭裂紋擴(kuò)展研究
    6.1 疲勞裂紋擴(kuò)展有限元方法
    6.2 影響裂紋擴(kuò)展的因素
    6.3 長(zhǎng)焊縫平板模型1表面裂紋擴(kuò)展研究
        6.3.1 疲勞載荷及擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置
        6.3.2 表面裂紋尺寸及擴(kuò)展規(guī)律
        6.3.3 裂紋面形狀變化規(guī)律
        6.3.4 裂紋擴(kuò)展中殘余應(yīng)力的重分布研究
    6.4 船用典型焊接接頭疲勞裂紋擴(kuò)展研究
        6.4.1 疲勞載荷及擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置
        6.4.2 表面裂紋擴(kuò)展規(guī)律
        6.4.3 裂紋面形狀變化規(guī)律
        6.4.4 殘余應(yīng)力重分布規(guī)律
        6.4.5 應(yīng)力強(qiáng)度因子變化規(guī)律
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 本文的主要工作及相關(guān)結(jié)論
    7.2 研究工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雙軸壓載荷下T形節(jié)點(diǎn)焊趾處應(yīng)力強(qiáng)度因子研究[J]. 嚴(yán)仁軍,張紅梅,辛辰.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版). 2016(04)
[2]一種復(fù)雜載荷作用下船舶結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展預(yù)報(bào)方法[J]. 張鼎,黃小平,崔維成.  船舶力學(xué). 2015(05)
[3]焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命影響的定量研究[J]. 卞如岡,崔維成,萬(wàn)正權(quán),李良碧,王銘偉.  船舶力學(xué). 2011(07)
[4]海洋鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展預(yù)報(bào)單一擴(kuò)展率曲線模型[J]. 黃小平,賈貴磊,崔維成,祁恩榮.  船舶力學(xué). 2011(Z1)
[5]對(duì)接焊縫殘余應(yīng)力對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響[J]. 瞿偉廉,何杰,陳波.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(02)
[6]對(duì)接焊殘余應(yīng)力的有限元分析[J]. 孫文婷,萬(wàn)正權(quán).  船舶力學(xué). 2007(01)
[7]典型封閉環(huán)焊縫多道焊焊接殘余應(yīng)力的模擬分析[J]. 陳虎,鞏建鳴,涂善東.  焊接學(xué)報(bào). 2006(10)
[8]基于單元生死的焊接溫度場(chǎng)模擬計(jì)算[J]. 陳家權(quán),沈煒良,尹志新,肖順湖.  熱加工工藝. 2005(07)
[9]基于熱點(diǎn)應(yīng)力的FPSO焊接結(jié)構(gòu)疲勞問(wèn)題研究[J]. 王甲畏,王德禹.  船舶工程. 2005(01)
[10]厚板焊接過(guò)程溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的三維有限元數(shù)值模擬[J]. 鹿安理,史清宇,趙海燕,吳愛(ài)萍.  中國(guó)機(jī)械工程. 2001(02)

博士論文
[1]港口起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)方法研究[D]. 黃海.武漢理工大學(xué) 2008

碩士論文
[1]殘余應(yīng)力場(chǎng)對(duì)超高強(qiáng)鋼焊接接頭疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響[D]. 熊祥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]焊趾處裂紋擴(kuò)展預(yù)報(bào)[D]. 徐磊.上海交通大學(xué) 2014
[3]Q345qD鋼焊接接頭疲勞強(qiáng)度和疲勞裂紋擴(kuò)展性能試驗(yàn)研究[D]. 張曉君.長(zhǎng)安大學(xué) 2013
[4]基于權(quán)函數(shù)法的焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算[D]. 趙邦杰.大連理工大學(xué) 2013
[5]殘余應(yīng)力對(duì)焊接接頭表面裂紋擴(kuò)展的影響[D]. 徐曉麗.大連理工大學(xué) 2013
[6]殘余應(yīng)力對(duì)艦船縱骨在不同對(duì)接工藝下極限強(qiáng)度的影響研究[D]. 沈杰.江蘇科技大學(xué) 2012
[7]交變載荷下厚板表面焊接殘余應(yīng)力的松弛研究[D]. 羅白璐.武漢理工大學(xué) 2010
[8]厚壁壓力容器焊接殘余應(yīng)力及變形的數(shù)值研究[D]. 張美麗.西安理工大學(xué) 2010
[9]T型接頭焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬[D]. 畢艷霞.浙江大學(xué) 2007
[10]焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力研究[D]. 佘昌蓮.武漢理工大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3016745