殘余應(yīng)力對(duì)深海耐壓結(jié)構(gòu)典型焊接接頭疲勞強(qiáng)度影響研究.pdf

1、建造深海耐壓結(jié)構(gòu)時(shí)大多選用高強(qiáng)度鋼，其對(duì)焊接殘余應(yīng)力較為敏感，使得錐柱結(jié)合殼焊縫區(qū)域更易成為深海耐壓結(jié)構(gòu)疲勞破壞的熱點(diǎn)區(qū)域。焊接殘余應(yīng)力在一定載荷作用下會(huì)發(fā)生變化，這在一定程度上影響了深海耐壓結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的評(píng)估。由于目前殘余應(yīng)力試驗(yàn)手段的限制及較高的試驗(yàn)成本使得深海耐壓結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力及在外載荷作用下的變化規(guī)律研究大都集中在理論方面，而試驗(yàn)研究相對(duì)較少。因此，開(kāi)展深海耐壓結(jié)構(gòu)典型焊接接頭殘余應(yīng)力及其在外載荷作用下變化規(guī)律的試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究

2、十分必要，這對(duì)該類結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的疲勞強(qiáng)度評(píng)估具有非常重要的參考價(jià)值。
　　本文首先研究了高強(qiáng)度鋼錐柱耐壓殼典型試件模型焊接殘余應(yīng)力及其在外載荷作用下的變化規(guī)律，然后考慮焊接殘余應(yīng)力的影響對(duì)典型試件模型的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)估。主要的研究工作及結(jié)論如下：
　　（1）基于有限元軟件ANSYS中的 APDL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)相應(yīng)的焊接模擬程序，對(duì)典型試件模型的焊接過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律，并與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果對(duì)比分析，結(jié)果顯示：數(shù)

3、值模擬結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量值相吻合，焊縫附近區(qū)域存在較大的焊接殘余應(yīng)力，軸向焊接殘余應(yīng)力在凸錐面表現(xiàn)為壓應(yīng)力，在凹錐面表現(xiàn)為拉應(yīng)力，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域時(shí)，焊接殘余應(yīng)力的應(yīng)力水平將大幅降低。
　?。?）在典型試件模型端部施加拉伸外載荷的情況下，其軸向焊接殘余應(yīng)力的分布情況基本保持不變，當(dāng)拉伸載荷增大時(shí)，凹錐面焊縫附近區(qū)域軸向焊接殘余拉應(yīng)力逐漸減小，即焊接殘余應(yīng)力的釋放量逐漸增大，相對(duì)來(lái)說(shuō)凹錐面焊接殘余應(yīng)力的變化較凸錐面明顯。
　　（3）相

4、同拉伸載荷的加載次數(shù)對(duì)典型試件模型焊接殘余應(yīng)力的變化沒(méi)有影響，而多次加載不同拉伸載荷時(shí)，加載過(guò)程中最大的載荷決定加載后典型試件模型焊接殘余應(yīng)力的應(yīng)力水平。
　?。?）在疲勞拉伸載荷的作用下，考慮焊接殘余應(yīng)力影響時(shí)的典型試件模型疲勞壽命要低于不考慮焊接殘余應(yīng)力影響時(shí)的疲勞壽命，從偏安全的角度來(lái)說(shuō)，評(píng)估該結(jié)構(gòu)的疲勞壽命時(shí)需要考慮焊接殘余應(yīng)力的影響。當(dāng)疲勞載荷加載前先對(duì)典型試件模型施加預(yù)拉伸載荷時(shí)，預(yù)拉伸載荷會(huì)通過(guò)改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部殘余應(yīng)力的