本文關(guān)鍵詞：船舶與海洋工程焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞研究

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【摘要】：在船舶與海洋工程實(shí)際中,多數(shù)的焊接結(jié)構(gòu)是處于多軸疲勞損傷狀態(tài)。引起焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞的原因主要有三個(gè)方面：一是焊接結(jié)構(gòu)本身受到不同類(lèi)型載荷的聯(lián)合作用；二是焊接部位復(fù)雜的幾何外形,三是復(fù)雜的焊接殘余應(yīng)力場(chǎng),導(dǎo)致局部區(qū)域處于多向應(yīng)力狀態(tài)。而至今人們過(guò)于集中研究簡(jiǎn)單的單軸疲勞問(wèn)題,是導(dǎo)致疲勞斷裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。大量研究結(jié)果表明,多軸疲勞在損傷機(jī)理上就和單軸疲勞存在較大差異,傳統(tǒng)的單軸疲勞理論已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和評(píng)估方面的需要。因此,研究復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞機(jī)理,建立能夠應(yīng)用于工程實(shí)際的焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞強(qiáng)度評(píng)估方法已成為將來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。 目前,規(guī)范上還沒(méi)有多軸疲勞評(píng)估的方法。國(guó)際上雖然提出了多種多軸疲勞壽命評(píng)估方法,但是還沒(méi)有方法可以應(yīng)用于實(shí)際的復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu),尤其是對(duì)于遭受復(fù)雜交變載荷作用的船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)。其主要原因是現(xiàn)有的方法難以處理焊趾處復(fù)雜且不斷變化的應(yīng)力狀態(tài)。另外,當(dāng)前國(guó)際上多數(shù)的多軸疲勞方法均重點(diǎn)研究復(fù)雜載荷工況對(duì)焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞壽命的影響,對(duì)焊接殘余應(yīng)力的關(guān)注也較少。 本文工作主要分為兩個(gè)方面,首先針對(duì)現(xiàn)有方法難以處理焊趾處復(fù)雜交變應(yīng)力狀態(tài)的問(wèn)題,提出了使用焊趾處沿板厚方向非線性峰值應(yīng)力為零的位置作為焊接接頭的疲勞評(píng)估點(diǎn),可以直接計(jì)算焊趾處復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),能夠和多軸疲勞理論相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多軸疲勞評(píng)估,通過(guò)理論分析和數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證了提出的方法用于多軸疲勞強(qiáng)度預(yù)測(cè)的可行性和正確性,比傳統(tǒng)熱點(diǎn)應(yīng)力法更準(zhǔn)確；其次針對(duì)當(dāng)前多軸疲勞準(zhǔn)則不考慮焊接殘余應(yīng)力的問(wèn)題,提出了一種可以有效考慮高焊接殘余應(yīng)力的新多軸疲勞準(zhǔn)則以及多軸疲勞壽命評(píng)估流程。利用公開(kāi)發(fā)表的疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值分析,結(jié)果表明新準(zhǔn)則可以有效考慮焊接殘余應(yīng)力,并且比目前國(guó)際成熟的多軸疲勞準(zhǔn)則預(yù)測(cè)精度高。
【關(guān)鍵詞】：多軸疲勞 焊接結(jié)構(gòu) MWCM 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力 焊接殘余應(yīng)力
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U671.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景及意義8
• 1.2 多軸疲勞研究現(xiàn)狀8-14
• 1.2.1 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)力準(zhǔn)則10-11
• 1.2.2 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)變準(zhǔn)則11-12
• 1.2.3 基于臨界面法的多軸疲勞應(yīng)變能密度準(zhǔn)則12-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 2 多軸疲勞損傷參量計(jì)算方法15-24
• 2.1 應(yīng)力張量15-16
• 2.2 應(yīng)力莫爾圓16-18
• 2.3 任意截面上應(yīng)力分量18-19
• 2.4 任意截面上正應(yīng)力幅值、平均值及最大值19-20
• 2.5 任意截面上剪切應(yīng)力幅值和平均值20-24
• 3 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法24-35
• 3.1 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力定義24-28
• 3.2 零點(diǎn)位置計(jì)算28-30
• 3.3 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法精度驗(yàn)證30-34
• 3.4 小結(jié)34-35
• 4 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合MWCM的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)35-43
• 4.1 MWCM介紹35-37
• 4.2 多軸載荷工況下零點(diǎn)位置及零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定37-38
• 4.2.1 比例載荷作用下零點(diǎn)位置及零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定37-38
• 4.2.2 非比例載荷作用下零點(diǎn)位置及零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力確定38
• 4.3 應(yīng)力修正的考慮38-39
• 4.4 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合MWCM的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)39-42
• 4.5 小結(jié)42-43
• 5 一種新的考慮焊接殘余應(yīng)力的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)方法43-66
• 5.1 新模型介紹43-50
• 5.1.1 臨界面確定44
• 5.1.2 焊趾位置應(yīng)力特征44-45
• 5.1.3 新多軸疲勞模型45-50
• 5.2 新模型計(jì)算流程50-54
• 5.2.1 應(yīng)力修正考慮50
• 5.2.2 評(píng)估點(diǎn)應(yīng)力參量選取50-51
• 5.2.3 新模型計(jì)算流程51-54
• 5.3 熱點(diǎn)應(yīng)力法聯(lián)合新模型的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)54-61
• 5.3.1 應(yīng)力釋放焊接試件54-58
• 5.3.2 含有焊接殘余應(yīng)力的焊接試件58-61
• 5.4 零點(diǎn)結(jié)構(gòu)應(yīng)力法聯(lián)合新模型的多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)61-63
• 5.5 四種多軸疲勞壽命評(píng)估方法對(duì)比63-64
• 5.6 討論與小結(jié)64-66
• 5.6.1 討論64-65
• 5.6.2 小結(jié)65-66
• 結(jié)論與展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 基金項(xiàng)目信息71-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

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本文編號(hào)：573831