基于热点应力法的铸钢节点环形对接焊缝的疲劳性能研究

《基于热点应力法的铸钢节点环形对接焊缝的疲劳性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据基于热点应力法的铸钢节点环形对接焊缝的疲劳性能研究专业：工猩左堂研究生：隆达导师：堑慧副塾握中国南京东南大学二零一四年六月甥愀万方数据FatigueAnalysisofButtWeldsofCastSteelNodesbasedonHot--SpotStressApproachADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYC砸'NDaSupervisedbyAssociatePro

2、f．ⅡNHuiSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityJune2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科

3、学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：延导师签名：万方数据摘要铸钢节点作为一种预制的整体浇铸节点形式，相比于普通的焊接节点，有着突出的特点，包括较大的节点设计自由度，更合理的应力分布，以及更方便的施工焊接等。其最大优势在于提升了结构的抗疲劳性能，因

4、而得到工程领域日渐厂‘泛的应用，特别是在疲劳破坏威胁显著的海洋工程结构、桥梁结构和高耸结构中。正因为铸钢节点往往需要面对频繁的疲劳荷载，疲劳破坏也成为了其破坏的一种主要形式。然而目前关于这方面的深入研究还不多，进而能关注对铸钢节点的疲劳行为起控制作用的环形对接焊缝的疲劳性能研究就更少了。本文以此为出发点，研究包含国内常用焊缝细节的铸钢节点疲劳寿命的评估方法。本文首先详绌分析了S-N曲线法中的名义应力法和表面外推热点应力法，明确了后者更具有优势，更适合用于焊接结构的疲劳分析。然后介绍了国内常用的五种铸钢节点焊缝细节

5、，并进行了有限元建模及分析，确认所有焊缝细节的应力值最大点均位于焊根处。同时，讨论了不同细节模型的合理长度及局部网格细化规律。基于国际通用的热点应力法和铸钢节点的有限元分析结采．本文推导了适用于计算焊根热点应力值的表面外推法和直接计算法。通过比较分析，发现焊趾外推法不能用于计算焊根热点应力。并且表面外推法和直接计算法各有利弊，前者结果更真实，后者结果更稳定。考虑到焊缝细节可能出现的变化，本文还进行了相应的参数分析。讨论得到在相同边界条件和加载情况下，所有类型焊缝的焊根热点应力值均随着钢管壁厚和构件半径的减小而增加

6、，并且几乎不随着垫板与焊缝问间隙大小的变化而改变。最后，本文计算了不同细节焊缝的焊根热点应力集中系数，并利用试验证明了其有效性。然后与本项目的铸钢节点疲劳试验结合，得到了两种类型焊缝的焊根热点应力s．N曲线及其表达式，完成了针对铸钢节点焊缝的疲劳性能分析。本文所呈现的针对铸钢节点环形对接焊缝的焊根热点应力法的推导过程及分析应用，为这种新方法日后的发展推广提供了良好的基础和铺垫。关键词：铸钢节点，环形对接焊缝，疲劳寿命评估，热点应力法，热点应力s_N曲线——一万方数据△§§蝗丛AbstractAsprefabric

7、atedandintegralcast,caststeelnodeshavesomeprominentcharacteristics，comparedwiththenormalweldednodes,includinghi曲designfreedom，reasonablestressdistributionandconvenientconstructionscheme．Whileitsbiggestadvantageliesinthepromotionofthestructuralfatigueresistanc

8、eperformance．Duetothis，increasingcaststeelnodesareappliedinallkindsofstructures，especiallytheoffshoreengineeringstructures，bridgestructuresandhigh—risestructures，whichareseverelythreatene