导管架管节点穿透裂纹应力强度因子数值分析.pdf

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1、2014正第43卷石油矿场机械第2期第15页0lLFlELDEQUIPMENT2O14，43(2)：15～20文章编号：1001～3482(2014)02一O015-06导管架管节点穿透裂纹应力强度因子数值分析薄景富h，杨树耕h一，李铎。，周楠(1．天津大学a．水利工程仿真与安全国家重点实验室；b．建筑工程学院，天津300072；2．海洋石油工程股份有限公司，天津300461)摘要：采用有限元软件ANSYS建立多个不同尺寸的撑杆焊趾处带穿透裂纹的导管架平台T型管节点有限元模型，载荷分别为施加在撑杆上的轴力和平面内弯矩，采用位移外推法计算裂纹前缘的应力强度因子。首先验证ANSYS计算的管

2、节点撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子结果随裂纹前缘网格尺寸变化的收敛性，然后初步讨论管节点撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值对撑杆焊趾处穿透裂纹应力强度因子的影响，得出了应力强度因子随撑杆壁厚和穿透裂纹角度半宽值的变化规律，可为工程中管节点的止裂工作提供参考。关键词：导管架平台；管节点；撑杆；穿透裂纹；应力强度因子；有限元法中图分类号：TE95文献标识码：ANumericalAnalysisofStressIntensityFactorofThrough—ThicknessCrackforTubularT-JointsinJacketsBAOJing—fu～，YANGShu—geng～，LID

3、uo，ZHOUNan(n．StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety；b．SchoolofCivilEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China；2．ChinaOffshoreOilEngineeringCorporation，Tianjin300461，China)Abstract：AnumberofdifferentsizesoffiniteelementmodelsoftubularT—jointsiniacketplat—formswereestab

4、lished，usingthefiniteelementsoftwareANSYS，withathrough—thicknesscrackattheweldtoeofthebrace．Theloadwasaxialforceandin—planebendingmoment，applyingonthebrace．Displacementextrapolationmethodwasusedtocalculatestressintensityfactoratthecrackfront．Firstly，theastringencyoftheresultsofstressintensityfac

5、torcalculatedbyANSYSwasverified，withvariationofthemeshsizeatthecracktip．Secondly．theinfluenceofthewallthicknessofbraceandtheanglehalf-widthofthrough—thicknesscrackonstressintensityfactorwasdiscussedpreliminary．Thevariationofstressintensityfactorwasobtained，withthewallthicknessofbraceandtheangleh

6、alf—widthofthrough—thicknesscrack，tomakesomesuggestionsforthecrackarrestoftubularjointsinengineering．Keywords：jacketplatform；tubularjoint；brace；through—thicknesscrack；stressintensityfactor；fi—njtee1ementmethod导管架平台在我国浅海油田中应用广泛，长期免。目前裂纹结构的疲劳寿命的断裂力学评估方法承受风、浪等疲劳载荷作用，而管节点处存在显著的皆基于1963年Paris和Erdogan提

7、出的Paris方程应力集中，因此导管架管节点疲劳寿命问题不可避为核心的疲劳断裂理论。Paris方程通过裂纹前收稿日期：2013—08—27作者简介：薄景富(1988一)，男，河北人，硕士研究生，研究方向：船舶与海洋结构物设计与建造，E-mail；tjubaojingfu@163．corn。石油矿场机械2014年2月缘的应力强度因子得出裂纹疲劳扩展速率，继而求工型裂纹：得裂纹疲劳寿命，因而疲劳裂纹前缘的应力强度因“一尝√[(2k-1)c。s导-C