船舶与海洋工程焊接结构多轴疲劳研究

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1、硕士学位论文船舶与海洋工程焊接结构多轴疲劳研究StudyofMultiaxialFatigueLifePredictiononWeldedStructuresinNavalArchitectureandOceanEngineering学21108057大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的

2、贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：龃趱生洼注王猩煜接缱捡垒抽瘗羞巫窒作者签名：盘生必日期：墅监午—￡月j王日大连理工大学硕士学位论文摘要在船舶与海洋工程实际中，多数的焊接结构是处于多轴疲劳损伤状态。引起焊接结构多轴疲劳的原因主要有三个方面：一是焊接结构本身受到不同类型载荷的联合作用；二是焊接部位复杂的几何外形，三是复杂的焊接残余应力场，导致局部区域处于多向应力状态。而至今人们过于集中研究简单的单轴疲劳问题，是导致疲劳断裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。大量研究结果表明，多轴疲劳在损伤机理上就和单轴疲劳存在较大差异，传统的单轴疲

3、劳理论已经远远满足不了复杂焊接结构疲劳强度设计和评估方面的需要。因此，研究复杂焊接结构多轴疲劳机理，建立能够应用于工程实际的焊接结构多轴疲劳强度评估方法己成为将来的发展趋势。目前，规范上还没有多轴疲劳评估的方法。国际上虽然提出了多种多轴疲劳寿命评估方法，但是还没有方法可以应用于实际的复杂焊接结构，尤其是对于遭受复杂交变载荷作用的船舶与海洋工程结构。其主要原因是现有的方法难以处理焊趾处复杂且不断变化的应力状态。另外，当前国际上多数的多轴疲劳方法均重点研究复杂载荷工况对焊接结构多轴疲劳寿命的影响，对焊接残余应力的关注也较少。本文工作主要分为两个方面，首先针对现有方法难以处理焊趾处复杂交变应力状态的

4、问题，提出了使用焊趾处沿板厚方向非线性峰值应力为零的位置作为焊接接头的疲劳评估点，可以直接计算焊趾处复杂应力状态，能够和多轴疲劳理论相结合，实现复杂结构的多轴疲劳评估，通过理论分析和数值计算验证了提出的方法用于多轴疲劳强度预测的可行性和正确性，比传统热点应力法更准确；其次针对当前多轴疲劳准则不考虑焊接残余应力的问题，提出了一种可以有效考虑高焊接残余应力的新多轴疲劳准则以及多轴疲劳寿命评估流程。利用公开发表的疲劳试验数据进行数值分析，结果表明新准则可以有效考虑焊接残余应力，并且比目前国际成熟的多轴疲劳准则预测精度高。关键词：多轴疲劳；焊接结构；MWCM；零点结构应力；焊接残余应力船舶与海洋工程焊

5、接结构多轴疲劳研究StudyofMultiaxialFatigueLifePredictiononWeldedStructuresinNavalArchitectureandOceanEngineeringAbstractInthenavalarchitectureandoceanengineeringfield，mostoftheweldmentsaresubjectedtomultiaxialfatigueloading．Thereexistthreeaspectscausingtothemultiaxialfatiguefailureofweldments：thecomplicatedf

6、atigueloadingandgeometriesofweldtoe，andtheweldingresidualstresses，whichleadamultiaxialstressstateinlocalareaofweldments．However，mostofthetime，thetheoryofuniaxialfatiguelifepredictionareusedtogiveaconservativepredictionontheweldmentsaccordingtotheclassificationsocietyrules，whichusuallyleadsadispersiv

7、eprediction．Anamountofresearchresultshaveshowedthat，themultiaxialfatiguetheoryisfundamentallydifferentfromtheuniaxialfatiguetheory，andthetraditionaluniaxialfatiguetheoryisnotabletomeetthedemandsofmult