殘余應(yīng)力對(duì)FPSO典型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度影響研究.pdf

1、FPSO在服役期間長(zhǎng)期承受由波浪等引起的不斷變化的交變載荷，在其焊接節(jié)點(diǎn)部位易產(chǎn)生疲勞破壞。FPSO多采用高強(qiáng)度鋼建造，對(duì)焊接殘余應(yīng)力較為敏感。殘余應(yīng)力在外載荷作用下往往會(huì)發(fā)生一定程度的釋放，從而使熱點(diǎn)應(yīng)力發(fā)生變化，最終對(duì)焊接節(jié)點(diǎn)的疲勞壽命產(chǎn)生影響。因此，分析焊接殘余應(yīng)力及其釋放對(duì)FPSO典型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度的影響尤為重要。
　　本文首先基于JTP規(guī)范對(duì)某12萬(wàn)噸FPSO建立了三艙段有限元整體模型，再進(jìn)行典型焊接節(jié)點(diǎn)部位熱點(diǎn)應(yīng)力分

2、析和疲勞壽命計(jì)算；然后對(duì)典型焊接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了初始?xì)堄鄳?yīng)力和殘余應(yīng)力釋放有限元模擬與試驗(yàn)研究；最后分析了殘余應(yīng)力對(duì)典型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞壽命的影響。本文主要研究工作與重要結(jié)論如下：
　?。?）首先基于JTP規(guī)范對(duì)FPSO三艙段模型進(jìn)行整體強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)結(jié)果確定FPSO典型節(jié)點(diǎn)位置：舭部與船底連接處（典型節(jié)點(diǎn)一）和肋板與縱艙壁連接的肘板趾端（典型節(jié)點(diǎn)二）；然后分別對(duì)其建立精細(xì)網(wǎng)格有限元模型，并進(jìn)行局部應(yīng)力分析；最后計(jì)算典型節(jié)點(diǎn)疲勞壽命，結(jié)果均

3、滿足船東50年的壽命要求。
　?。?）采用ANSYS的APDL語(yǔ)言對(duì)典型焊接節(jié)點(diǎn)二的初始焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元模擬，結(jié)果顯示在焊趾區(qū)域殘余應(yīng)力較大，且為拉應(yīng)力；同時(shí)研究了典型焊接節(jié)點(diǎn)的幾何和工藝參數(shù)對(duì)初始?xì)堄鄳?yīng)力的影響，分析表明：焊接殘余應(yīng)力的最大值隨著焊接面板厚度與焊接最高溫度的增加而增加，隨著腹板厚度的增加而減小。
　　（3）在得到 FPSO典型焊接節(jié)點(diǎn)初始?xì)堄鄳?yīng)力的基礎(chǔ)上，對(duì)殘余應(yīng)力在外載荷作用下的釋放進(jìn)行有限元模擬。

4、同時(shí)探討了外載荷對(duì)殘余應(yīng)力釋放的影響，研究表明：隨著外載荷大小的增加，殘余應(yīng)力釋放值逐漸變大；殘余應(yīng)力的釋放不受外載荷周期數(shù)的影響，僅與外載荷的最大幅值有關(guān)。
　　（4）采用X射線無(wú)損檢測(cè)法進(jìn)行初始?xì)堄鄳?yīng)力以及加載釋放后的殘余應(yīng)力試驗(yàn)測(cè)量，結(jié)果顯示模擬值與測(cè)量值基本吻合，從而驗(yàn)證了初始焊接殘余應(yīng)力與殘余應(yīng)力釋放的有限元模擬方法的可靠性。
　　（5）基于S-N曲線法研究了殘余應(yīng)力及釋放對(duì)FPSO典型焊接節(jié)點(diǎn)疲勞強(qiáng)度的影響。分析