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1、第39卷第1期舰船科学技术Vol.39,No.12017年1月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJan.,2017考虑残余应力效应的深潜器耐压壳体疲劳研究薛鸿祥1,2，杨奇1,2，郑祖中1,2，罗秋明3，唐文勇1,2(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海200240；2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海200240；3.中国船级社规范与技术中心，上海200135)摘要:本文考虑焊接残余应力的影响，给出包含裂纹萌生和裂纹扩展全过程的载人深潜器耐压球壳疲劳寿命预报方法，分别基于局部应力
2、-应变法和能计及负应力比效应的裂纹扩展单一曲线模型预报了耐压球壳的工艺疲劳寿命和使用疲劳寿命，研究焊接残余应力大小对球壳疲劳寿命的影响。结果表明，忽略拉伸残余应力的影响将导致疲劳寿命预测结果偏于危险；耐压球壳整体受压时，拉伸残余应力使得球壳局部区域承受拉-压循环载荷，计算使用疲劳寿命过程中须考虑其影响；降低拉伸残余应力可有效提高耐压球壳的疲劳寿命。关键词：残余应力；耐压球壳；疲劳寿命；局部应力-应变法；单一曲线模型中图分类号：U661文献标识码：A文章编号：1672–7619(2017)01–0032–05do
3、i：10.3404/j.issn.1672–7619.2017.01.007FatigueanalysisofsphericalshellconsideringresidualstressXUEHong-xiang1,2,YANGQi1,2,ZHENGZu-zhong1,2,LUOQiu-ming3,TANGWen-yong1,2(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China;2.Co
4、llaborativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration,Shanghai200240,China;3.Rules&TechnologyCenter,ChinaClassificationSociety,Shanghai200135,China)Abstract:Inthispaper,fatigueanalysisiscarriedoutconsideringweldingresidualstressforsphericalshellof
5、mannedsubmersiblebasedonlocalstress-strainmethodanduniquecurvemodelwhichcouldtakenegativestressratiointoaccount,andtheinfluenceofweldingresidualstressisdiscussed.Resultsshowthatfatiguelifepredictionresultwillbeinsecureiftheinfluenceoftensileresidualstresswas
6、omitted.Tensileresidualstressmakessphericalshellunderpressuresuffertensile-compressivecyclicload,thusmustbetakenintoconsiderationwhenpredictingfatiguelifeofsphericalshellusingcrackpropagationmethod.Fatiguelifecouldbeimprovedsignificantlybyreducingtensileresi
7、dualstress.Keywords:residualstress；sphericalshell；fatiguelife；localstress-strainmethod；uniquecurvemodel0引言拉伸残余应力的影响将使疲劳寿命评估结果偏于危险。耐压球壳开口结构通过焊接形式与壳体相连，开载人深潜器可直接携带科考人员进入深海，在生口焊趾处不可避免由于焊接材料的不均匀收缩或焊接物研究、地质考察、海底失物搜寻等方面发挥着重要装配时结构变形的约束作用而产生拉伸残余应力，疲作用。耐压球壳作为载人深潜器的关键
8、部件直接关系劳寿命预报时其影响不可忽略。到人员安全和设备使用，载人深潜器在服役期间一般潜器的疲劳寿命一般可分为工艺疲劳寿命和使用根据具体的科考需求赴不同深度的海域执行任务，其疲劳寿命。耐压球壳多采用高强度材料，属中厚球壳每次下潜可视为一个载荷循环，近年来耐压球壳的疲结构，且局部应力水平相对较高，有别于一般的船体劳问题引起了一些学者的重视[1–2]，但相关研究并没有薄壁构件。本文考虑焊趾
