论文摘要
随着海洋石油事业的发展,海洋平台的安全问题日益引起重视。疲劳破坏是钢结构管节点发生破坏的最主要原因。研究管节点结构的疲劳破坏可以预测疲劳裂纹产生的位置,大小以及该管节点所剩的残余寿命。这将大大提高管节点结构修复工作的效率,节省修复成本。本文从数值分析入手,通过有限元软件MSC.MARC分别对轴力、平面内弯矩、平面外弯矩三种荷载作用下的完全叠接管节点试件进行了模拟分析。有限元模型中采用的是八节点厚壳单元,总共划分了7100个单元,其中包括84个焊缝单元。将模型单元密度值分别双倍和三倍化,得出焊缝周围的应力集中因子数值非常接近,最大误差不超过5%,该模型可用。然后,通过数值计算求得该管节点热点处的应力集中因子,对不同几何参数的完全叠接管节点进行计算分析,定性得到热点应力大小随着几何参数变化的情况。最后应用数学分析软件MALAB对不同几何尺寸的完全叠接管节点所产生的应力集中因子进行回归分析,可以对不同几何参数下各热点的应力集中因子进行预测,方便工程设计。通过分析得出,在轴力荷载作用下应力集中因子随着βCT、τTL、ξT、γC的增大而增大,随着τCT、θ的增大而减小。在平面内弯矩作用下,完全叠接管节点的应力集中因子随着βCT和τCT的增大而增大,随着θ的增大而减小。在平面内弯矩作用下,完全叠接管节点的应力集中因子随着βCT、τTL、ξT、γC的增大而增大,随着βTL、τCT、θ的增大而减小。由回归分析可得,所有回归系数β的置信区间都不包含零点,回归的R均大于0.8,p值均小于0.05,满足多元线性回归的条件,回归模型可用。