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基于船舶结构安全的工艺残余应力研究

安少鹏

   船舶与海洋结构物作为结构复杂的焊接钢质结构,其建造过程中,加工成形、连接、焊接装配等加工工艺的加热和冷却循环,无可避免地会产生分布复杂的残余应力。船舶与海洋结构物在运行期间,货物压力和波浪弯矩等外载荷与残余应力叠加,在残余应力达到一定数值时,会使结构提前到达材料的屈服应力,在一定程度上降低了船舶的结构强度和安全性。为了保障船舶结构强度的安全性和可靠性,促使船舶规范制定和船舶检验机构在进行强度校核时重视和考虑工艺残余应力对船舶结构强度的影响,准确的研究分析工艺残余应力分布规律以及残余应力与外加载荷的叠加影响具有很重要的现实意义。本文以此为研究目标,在总结前人研究的基础上,结合数值计算方法,运用ANSYS有限元分析软件对计入工艺残余应力的船体强度校核方法进行了研究,总结了残余应力对船体强度的影响规律。 本文首先指出研究工艺残余应力对船舶结构强度影响的意义和目的,简要总结了国内外的相关研究现状,并提出本文的研究内容。针对工艺过程中最主要的焊接残余应力,本文总结了船舶结构中典型的厚板对接焊缝和T型角焊缝的残余应力分布规律,并分析了焊接顺序、构件尺寸、板厚等因素对残余应力分布的影响。参考中国船级社船舶结构强度校核相关规范,本文讨论了舱段模型的范围选取、建模技术,给出了船舶所受外载荷的计算方法,并对残余应力场在ANSYS软件中的加载方法这一关键技术进行了深入研究。 在此理论基础上,本文采用ANSYS分析软件,建立了一艘FPSO储油平台的货舱区舱段半宽模型,针对规定的各种载荷工况,加入不同大小的残余应力作为初应力载荷进行强度校核。通过对比分析有无残余应力以及不同大小残余应力加载的校核结果,得出了残余应力对船体不同部位结构强度影响规律,以及残余应力在规范要求下的允许值范围和有害判定标准,从而更好地指导残余应力的控制和消除工作。……   
[关键词]:船舶结构;残余应力;强度校核;有限元计算
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:大连理工大学2010年
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