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KK管节点中表面带裂纹应力强度因子的数值分析及参数研究

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机械强度 2008年第2期30卷 259-265页

作者：杜之富邵永波胡维东烟台大学土木工程学院烟台264005

提出一种适用于包含表面裂纹的KK节点的有限元网格分区产生方法。这种方法是根据计算精度的需要,把整个KK节点结构划分为几个不同的子区域,其中每个子区域由不同类型的单元和网格密度组成。对KK节点中表面裂纹的模拟采用五种单元,即六... 详细信息

提出一种适用于包含表面裂纹的KK节点的有限元网格分区产生方法。这种方法是根据计算精度的需要,把整个KK节点结构划分为几个不同的子区域,其中每个子区域由不同类型的单元和网格密度组成。对KK节点中表面裂纹的模拟采用五种单元,即六面体单元、棱柱单元、四分之一结点的棱柱单元、四面体单元和棱锥单元。采用五种不同类型的单元模拟表面裂纹,可以有效避免裂纹附近单元的过度扭曲,保证计算精度。在提出的有限元模型基础上,采用J积分和位移外推插值两种方法计算KK节点中表面裂纹边缘的应力强度因子值。计算结果发现,两种方法得到的结果非常吻合,从而证明这两种方法在计算KK节点中表面裂纹应力强度因子的可行性。最后,通过对70个KK节点模型的分析计算,研究节点的几何参数以及裂纹形状对应力强度因子的影响。

关键词： KK管节点表面裂纹应力强度因子 J积分位移外推插值

承受平衡轴力的空间KK管节点应力集中系数研究

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工程力学 2007年第9期24卷 19-25,64页

作者：胡维东邵永波杜之富烟台大学土木工程学院烟台264005

采用有限元法分析了空间KK型管节点在承受平衡轴力作用下的应力集中系数。在有限元分析中,首先采用分区网格法产生KK节点的有限元网格,这种方法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格。然后在分区网格法的基础上,采用ABAQ... 详细信息

采用有限元法分析了空间KK型管节点在承受平衡轴力作用下的应力集中系数。在有限元分析中,首先采用分区网格法产生KK节点的有限元网格,这种方法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格。然后在分区网格法的基础上,采用ABAQUS(2000)通用软件分析计算了KK型管节点在平衡轴力作用下的应力集中系数的大小和分布。最后,通过对30个KK节点模型的有限元分析,研究了KK节点几何参数对其应力集中系数大小以及分布情况的影响。

关键词： KK型管节点平衡轴力应力集中系数分区网格法几何参数

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KK节点中表面裂纹应力强度因子的数值分析

工程力学 2007年第8期24卷 9-14页

作者：邵永波杜之富胡维东烟台大学土木工程学院烟台264005

海洋平台中的管节点在出现疲劳裂纹后,其残余寿命的估算依赖于对焊缝处表面裂纹应力强度因子的精确计算。首先介绍了包含表面裂纹的KK节点的有限元网格产生方法。采用了五种不同类型的单元,即六面体单元、四分之一结点的裂纹单元、棱柱... 详细信息

海洋平台中的管节点在出现疲劳裂纹后,其残余寿命的估算依赖于对焊缝处表面裂纹应力强度因子的精确计算。首先介绍了包含表面裂纹的KK节点的有限元网格产生方法。采用了五种不同类型的单元,即六面体单元、四分之一结点的裂纹单元、棱柱单元、棱锥单元以及四面体单元来形成KK节点焊缝处表面裂纹的网格。然后通过交互J积分法计算出了KK节点表面裂纹的应力强度因子分布情况。

关键词：管节点应力强度因子交互J积分法表面裂纹有限元网格

焊接圆钢管K型节点焊缝周围热点应力分布规律研究

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焊接圆钢管K型节点焊缝周围热点应力分布规律研究

作者：杜之富烟台大学

学位级别：硕士

圆截面管状节点作为一种支撑结构已被广泛应用于海洋平台、铁路、公路桥梁等结构工程。圆钢管K型节点是管状节点其中一种类型,被非常广泛应用于实际工程。在实际工程中,K型节点往往长期承受由风、海浪、冰和潮汐等引起的循环荷载作用。... 详细信息

圆截面管状节点作为一种支撑结构已被广泛应用于海洋平台、铁路、公路桥梁等结构工程。圆钢管K型节点是管状节点其中一种类型,被非常广泛应用于实际工程。在实际工程中,K型节点往往长期承受由风、海浪、冰和潮汐等引起的循环荷载作用。在这些循环荷载长期作用下,管节点焊缝处容易发生疲劳破坏。这就需要对管节点的疲劳性能进行研究以及对节点疲劳寿命进行预测。管节点的疲劳寿命可以用其所能承受的循环荷载的循环次数表示。本文采用了S—N曲线法来对K型节点疲劳性能进行研究。热点应力可以用一个参数应力集中系数来描述。本文应用有限元方法对K型节点焊缝周围的热点应力分布规律进行了分析。首先,采用有限元网格分区产生方法生成了K型节点的有限元模型,这种方法可以根据计算精度的需要把整个K型节点结构划分为几个不同的子区域,其中每个子区域可以由不同类型的单元和网格密度组成。然后,在提出有限元模型的基础上,应用有限元软件ABAQUS计算了一个在三种基本荷载作用下的K型节点有限元模型,并把计算结果与文献中的试验结果进行了对比,发现两种方法得到的结果吻合很好,从而证明了本文所建立的焊接圆钢管K型节点的有限元模型分析节点焊缝周围应力分布情况的可行性和准确性。应用试验验证后的有限元模型,产生1152个K型节点模型分析了几何参数α、β、γ、τ和θ对承受基本荷载的K型节点焊缝周围的热点应力分布规律影响。通过模型参数分析,发现在三种基本荷载作用下K型节点焊缝周围热点应力分布情况是受几何参数影响的。在几何参数不同的情况下,热点应力的位置将会在冠点和鞍点之间发生移动。在上述几何参数分析的基础上,分别提出了三种基本荷载作用下的K型节点沿焊缝的应力集中系数的参数公式,并进行了参数公式的误差分析,通过误差分析可知本文拟合出的K型节点焊缝周围应力集中系数分布的参数公式计算焊缝周围的应力集中系数是准确的、可行的。本文所提出的公式可以用于实际工程中的管节点设计和分析,而且也为我国钢结构规范在对管节点疲劳性能方面进行规定提供有力的依据。

关键词：圆管K型节点热点应力应力集中系数有限元分析

海洋平台中KK管节点表面裂纹应力强度因子的有限元计算方法

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船舶力学 2008年第1期12卷 80-88页

作者：邵永波杜之富胡维东烟台大学土木工程学院山东烟台264005

海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹。对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算。本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性... 详细信息

海洋平台中的KK管节点由于长期承受循环载荷而容易在焊缝处产生疲劳表面裂纹。对包含表面裂纹的KK节点的残余寿命的评估依赖于对表面裂纹应力强度因子的准确估算。本文首先提出了KK节点中表面裂纹的有限元网格产生方法,然后采用线弹性断裂力学理论,通过裂纹前缘的位移外推插值法分析了KK节点在轴向力作用下沿着表面裂纹的应力强度因子的分布情况。最后,通过对22个KK节点的模型分析,研究了节点的几何参数和裂纹形状参数对应力强度因子的影响情况。

关键词： KK管节点表面裂纹应力强度因子有限元网格线弹性断裂力学位移外推插值法

轴向荷载作用下K型管节点焊缝周围应力分布的参数公式

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船舶力学 2011年第10期15卷 1134-1144页

作者：邵永波杜之富 Lie Seng Tjhen 烟台大学土木工程学院烟台264005 南洋理工大学土木与环境工程学院新加坡639798

应用分区产生网格的方法产生了K型节点的有限元模型,计算了在轴向荷载作用下K型节点焊缝周围的热点应力分布情况,并与相关试验结果进行对比分析,验证了所提出的有限元模型的可行性和准确性。通过对1152个K节点模型分析,研究了几何参数对... 详细信息

应用分区产生网格的方法产生了K型节点的有限元模型,计算了在轴向荷载作用下K型节点焊缝周围的热点应力分布情况,并与相关试验结果进行对比分析,验证了所提出的有限元模型的可行性和准确性。通过对1152个K节点模型分析,研究了几何参数对K型节点焊缝周围热点应力分布的影响,发现在几何参数取不同值时热点应力的分布随几何参数的变化发生改变,而且热点应力的位置也随着几何参数的变化在冠点和鞍点之间移动。并在此几何参数分析的基础上,提出了K型节点焊缝周围应力集中系数分布的参数公式,并对参数公式进行了误差分析。对于绝大多数K节点模型,拟合得到的参数公式所计算的焊缝周围应力分布结果是精确可靠的,所以提出的参数公式为工程中K节点疲劳设计和分析提供了参考方法。

关键词： K型节点分区产生网格法应力分布参数公式

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海洋工程作业坠物跌落的非线性有限元分析

船舶工程 2011年第S1期33卷 182-186页

作者：杜之富高学静韩华伟张谭龙烟台中集来福士海洋工程有限公司烟台264000

基于烟台中集来福士建造的起吊铺管船,应用非线性有限元分析方法对坠物跌落过程进行数值仿真,并对船体结构受坠物冲击后的性能进行研究.同时,分别分析了坠物从不同高度跌落相对应速度时结构的应力和应变,得到了能造成被跌落碰撞的船体... 详细信息

基于烟台中集来福士建造的起吊铺管船,应用非线性有限元分析方法对坠物跌落过程进行数值仿真,并对船体结构受坠物冲击后的性能进行研究.同时,分别分析了坠物从不同高度跌落相对应速度时结构的应力和应变,得到了能造成被跌落碰撞的船体结构的失效时对应的高度,为避免发生船体结构被跌落物体砸断裂或砸穿提供了一个参考的物体提升高度.

关键词：铺管船坠物跌落碰撞 ABAQUS

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自升式钻井平台中高压管道应力分析

海洋工程 2013年第5期31卷 112-116页

作者：徐红梅韩华伟杜之富烟台中集来福士海洋工程有限公司山东烟台264000

高压泥浆系统是自升式钻井平台中的重要系统,对维持生产作业、保证平台的安全具有极为重要的意义。作为一个高性能,高应力系统,对高压泥浆系统进行应力分析以便对管线系统的布置、支吊架位置和结构进行评估是很有必要的。鉴于此,从分析... 详细信息

高压泥浆系统是自升式钻井平台中的重要系统,对维持生产作业、保证平台的安全具有极为重要的意义。作为一个高性能,高应力系统,对高压泥浆系统进行应力分析以便对管线系统的布置、支吊架位置和结构进行评估是很有必要的。鉴于此,从分析理论、参考标准、分析工具和校核工况组合等多个方面进行探讨,计算该高压泥浆系统的一次应力和二次应力,法兰的强度以及模态分析,得到合理的管路布置,探索出自升式钻井平台中高压泥浆系统应力分析的可行方法。

关键词：自升式钻井平台高压泥浆系统应力分析模态分析

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圆柱型桩腿的自升式平台风暴站位分析

船舶标准化工程师 2016年第4期49卷 21-26页

作者：尹秀凤杜之富烟台来福士海洋工程有限公司山东烟台264000

以四圆柱桩腿自升式气体压缩平台为例,利用SACS软件对圆柱型桩腿的自升式平台风暴站位工况进行分析,根据AISC规范校核桩腿强度,依据计算结果校核提升系统能力、桩靴承载能力、平台抗倾覆能力等。对圆柱型桩腿的自升式平台设计具有一定... 详细信息

以四圆柱桩腿自升式气体压缩平台为例,利用SACS软件对圆柱型桩腿的自升式平台风暴站位工况进行分析,根据AISC规范校核桩腿强度,依据计算结果校核提升系统能力、桩靴承载能力、平台抗倾覆能力等。对圆柱型桩腿的自升式平台设计具有一定的参考价值。

关键词：自升式平台圆柱型桩腿桩腿强度抗倾能力风暴站位