海上平台大尺度T型焊接管节点静力和疲劳试验.pdfVIP

， 海上平台大尺度T型焊接管节点的 静力与疲劳试验 窦润福 李华明 孙聪官 王佩元 Ⅱ刀 ．3 (中国船舶科学研究中心) 提 要 本文介绍了34只大尺度T型焊接管节点分别在轴载和面内弯曲载荷 下 的 静力和常幅疲劳试验及其结果。试验 中应用动应变测量、 目测法及变载荷刘痕 法观测营节点表面裂发的萌生及扩展 的特征，研究了营节点尺度、参数及载荷 形式对疲劳强度的影响，并将试验结果与 AWS、API、DnV及基本T曲线 等 有关设甘 曲线进行了比较。 (一)绪 言 随着近海石油工业昀发展，海洋钢结构的勘探设备和采油平 台等海上建筑物昀安全 及可靠性就变得十分重要。海洋钢结构多是 由管柱元件构成的，存在于管元之闯整个相 贯焊缝焊趾处的应力分布十分复杂，并且形成高度相应力集中。这种形式昀结构 元 件， 就静强度而言，已被证明它是最有效而经济的结构形式，然而它对疲劳破坏则是高度灵 敏昀 “。因此，如何 限制长期疲劳引起的焊接管节点的裂纹发生与扩展仍然是设计者面 临的最主要和最基本的问题之一。建立更加可靠的管节点疲劳分析准则，对新结构昀安 全设计和对现有结构的重新鉴定都是必要的。 本文介绍的研究 内容是 中国海上平 台管节 点研究委员会试验计划昀一部分，主要 目 的是获取 WFG36Z钢材管节点的疲劳特性数据，为我国海上平台国产化及修改、完善 固定平台原有设计规范中的s—N设计 曲线提供依据 。本文通过静力和疲劳试 验，获得 了管节点昀热点应力、应力分布、弯曲应力、膜应力、疲劳 寿命 Ⅳ 、Ⅳ。、Ⅳ。、Ⅳ。及 裂纹扩展数据。 同时，还着重研究了几何尺度及载荷形式对焊接管节点疲劳性能的影响． (二)试 验 计 划 对 34只管节点的静力与疲劳试验都是在 中国船舶科学研究中心水面结构及海 洋 工 程试验室进行。34只T型管节点分属A、B，C、D及E五个系列。表 1给出各 系 列 管节点的几何尺寸、参数及数量。 车支~ lgezl毕 5月28日收蓟 表 1 横型尺度 ．参数、戴荷形式及数量 豌 主管 尺度 (m n【) 主管R虞 、m m) 懂囊 载荷形 式 系确 D 丁 d 。 r 1 数量 ^ 64O 16 380 D594 0．875 轴载 (AX) 日 98 32 590 D602 0．781 轴 毂 cA置l C 1250 40 750 O．e0B 0．8O0 轴 鞔 (^勘 D 5e)‘ 18 300 O．e00 0．875 匿 内弯 (IPB) E 980 32 770 D78e 0．781 轴载 (AX) 34只管节点全部试验都是在常幅、交变载荷下，在空气介质中，应 力 比R=一1 的条件下进行。试验频率 ，在 0．8～4．0Hz之间，依加载设备能力及整个系统的剐性而 定 热点应力水平选在 (0．25～08)口，范围内。 几何尺度效应是通过A、B及 C三个系列试验结果昀比较进行 研 究。卢(一d／D) 昀影响，一方面通过 B、E和F、G四个系列试验结果 昀比较}另一方面，通过C与 E两系列试验结果昀