船体焊接结构疲劳问题的热点应力研究.pdfVIP

( ) 船海工程 　2004 年第 5 期 总第 162 期 ( ) 　文章编号 2004 052204 船体焊接结构疲劳问题的热点应力研究 王甲畏 　王德禹 上海交通大学船舶与海洋工程学院　上海 　200030 摘要 　选取 FPSO 某一局部结构采用有限元数值计算确定热点应力 , 由此推导结构的疲劳寿命 ,将计算 结果和全尺度疲劳试验结果进行对比 ,二者符合较好 。 关键词 　热点应力 　有限元 　疲劳寿命 　焊接结构 中图分类号 　U671. 83 　　　文献标识码 　A Abstract 　Finite element analysis is carried out on a local welded structure of a FPSO to determine its hot spot stress es , and to deduce its fatigue life by hot spot stress method. The predicted fatigue life agrees well with that of the fatigue ex periment of full - scale model . Key words 　hot spot stress ; finite element method ; fatigue life ; welded structure 1 　引言 2 　热点应力法的基本原理 在船舶 、海上石油平台、压力容器及其它焊接 2 . 1 　热点应力的定义 结构物焊缝的焊趾部位 , 常发生疲劳裂纹 。用热 热点应力是指最大结构应力或结构中危险截 ( ) 点应力法来评估焊接构件的疲劳强度 ,是近年来 面上危险点应力 。结构应力 或几何应力 指根据 国际焊接界的一个热门研究课题 。对于金属焊接 外载荷用线弹性力学公式或有限元计算求得的结 结构的疲劳评定 ,传统的方法是名义应力法 ;但对 构中的工作应力 ,不包括焊缝形状 、裂纹 、切 口等 于形状复杂难 以明确地定义名义应力的焊接接 引起的局部应力集中 , 只依赖于构件连接部位的 头 ,其疲劳寿命用名义应力表示 , 结果发散性很 几何尺寸和载荷参量 。另外焊接构件的热点一般 大 ,很难给出精确的 S - N 曲线图;采用热点应力 选取焊趾处 ,因为此部位最容易产生疲劳裂纹[3 ] 。 范围后 ,其发散性明显减小 。用名义应力法评定 2 . 2 　热点应力的组成 时 , 以 12 条 S - N 曲线表征了近百种钢结构焊接 热点应力主要 由薄膜应力和弯 曲应力组 接头的疲劳强度 ;而用热点应力评定时 ,钢结构焊 成[4 ] ,是构件表面热点处薄膜应力与弯曲应力之 接接头的类型可以大大减少 。这是热点应力方法 和的最大值 ,不包括焊趾处由于局部切 口引起的 的最大优点 ,即以一条 S - N 曲线可以表示不同