论文摘要
海洋平台管节点长期承受海洋环境中循环荷载的作用,疲劳破坏是其主要破坏形式之一。管节点的疲劳寿命通常由S-N曲线方法确定,该方法的使用依赖于对节点应力集中系数和应力分布的准确计算。本文对T节点在承受轴向荷载,平面内弯曲荷载和平面外弯曲荷载下的应力集中系数进行了数值模拟,并且考虑了焊缝对管节点应力集中系数的影响。使用三维20结点固体单元对结构进行模拟,因为三维20结点固体单元可以精确的模拟焊缝尺寸的变化,从而能够准确的考虑到焊缝对结构的影响。在进行数值模拟时,结构的有限元网格采用分区划分的方法。整个结构根据计算需要划分为不同区域,对每个区域单独地进行网格划分,进而控制网格的质量和精度。每个区域的网格独立产生后,通过合并形成整个结构的有限元网格。在此基础上,使用通用的有限元软件ABAQUS分析了典型的T节点在轴向、平面内和平面外弯曲荷载下的应力集中系数的大小和分布,总共对816组T节点模型进行了有限元分析,并研究了各几何参数对节点应力集中系数的大小和分布的影响。在对T节点有限元分析的基础上,分别提出了T节点在轴向、平面内和平面外荷载作用下主管和支管上应力集中系数最大值的参数公式,并对所提参数公式进行误差分析。在对节点应力集中系数最大值参数公式准确推导的基础上,利用这些公式分布推导出了T节点在轴向、平面内和平面外弯曲荷载作用下主管和支管应力集中系数分布的参数公式,并且进行了误差分析。将本文提出的应力分布参数公式的计算结果与试验结果及已有公式的计算结果进行了比较分析。通过分析发现本文所提的应力分布参数公式可以对T节点在不同荷载下的应力集中系数分布进行准确的估算。
论文目录
摘要Abstract1 绪论1.1 引言1.2 管节点的类型及特点1.3 管节点的研究现状1.3.1 管节点静力极限强度的研究1.3.2 管节点疲劳研究1.4 本文研究内容2 管节点疲劳分析思想2.1 管节点应力分析方法2.2 管节点中的应力2.2.1 名义应力的定义2.2.2 热点应力和应力集中系数的定义2.2.3 应力外推插值法2.3 管节点疲劳损伤机理2.3.1 管节点疲劳破坏的定义2.3.2 管节点的疲劳分析方法2.3.3 S-N 曲线3 T 节点的几何模拟3.1 管节点相交线方程3.2 二面角和厚度因子3.2.1 定义角度γ3.2.2 计算角度γ3.2.3 定义参数β3.2.4 计算角度β3.3 模拟焊缝节点3.3.1 最小焊缝厚度3.3.2 初始厚度 T13.3.3 焊趾与焊跟的模拟3.3.4 焊接厚度3.3.5 参数的选择4 T 型管节点模型的数值分析4.1 T 型管节点有限元网格的生成4.1.1 单元类型的选择4.1.2 管节点网格生成原则4.1.3 典型 T 节点的网格的生成4.2 典型 T 节点的有限元分析5 T 型节点应力集中系数分析及分布参数公式拟5.1 轴向荷载作用下，T 型管节点应力分布5.1.1 参数α对 T 型管节点应力分布的影响5.1.2 参数β对 T 型管节点应力分布的影响5.1.3 参数γ对 T 型管节点应力分布的影响5.1.4 参数τ对 T 型管节点应力分布的影响5.1.5 参数对主管鞍点和冠点处应力集中系数的影响5.1.6 参数对支管鞍点和冠点处应力集中系数的影响5.2 在平面内弯曲荷载作用下，T 型管节点的应力分布研究5.2.1 α改变对平面内弯曲荷载作用下，T 节点应力分布的影响5.2.2 β改变对平面内弯曲荷载作用下，T 节点应力分布的影响5.2.3 γ改变对平面内弯曲荷载作用下，T 节点应力分布的影响5.2.4 τ改变对平面内弯曲荷载作用下，T 节点应力分布的影响5.3 平面外弯曲荷载作用下，T 型管节点的应力分布研究5.3.1 α改变对平面外弯曲荷载作用下 T，节点应力分布的影响5.3.2 β改变对平面外弯曲荷载作用下 T，节点应力分布的影响5.3.3 γ改变对平面外弯曲荷载作用下 T，节点应力分布的影响5.3.4 τ改变对平面外弯曲荷载作用下 T，节点应力分布的影响5.4 应力集中系数极值参数公式拟合5.4.1 轴向荷载作用下应力集中系数极值参数公式5.4.2 平面内弯曲荷载作用下应力集中系数极值参数公式5.4.3 平面外弯曲荷载作用下应力集中系数极值参数公式5.5 T 型节点应力集中系数分布公式5.5.1 轴向荷载作用下，T 节点应力集中系数分布公式5.5.2 平面内弯曲荷载作用下 T，节点应力集中系数分布公式5.5.3 平面外弯曲荷载作用下 T，节点应力集中系数分布公式5.6 T节点应力集中系数分布公式精度验证6 总结与展望6.1 结论6.2 有待进一步研究的问题参考文献致谢附录 1 攻读学位期间发表的论文目录
相关论文文献
标签：型管节点论文; 焊缝模拟论文; 几何参数论文; 应力集中系数论文; 分布公式论文;
