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完全叠接管节点局部刚度的数值分析

完全叠接管节点局部刚度的数值分析

作者：黄珵华中科技大学

学位级别：硕士

作为结构构件,完全叠接管节点有着自身的优点,如良好的的力学性能,便于安装,价格便宜等,并在海洋结构中得到实际应用。尽管目前对完全叠接管节点的研究正在开展,已经研究了其静力承载力、疲劳性能等特性,但是完全叠接管节点刚度性质还... 详细信息

作为结构构件,完全叠接管节点有着自身的优点,如良好的的力学性能,便于安装,价格便宜等,并在海洋结构中得到实际应用。尽管目前对完全叠接管节点的研究正在开展,已经研究了其静力承载力、疲劳性能等特性,但是完全叠接管节点刚度性质还不为人们所了解。本文对完全叠接管节点局部刚度研究的必要性和国内外研究概况作了评述。完全叠接管节点中的L支杆在承受荷载作用时,在T支杆中会产生轴向和弯曲荷载,这些荷载又会在弦杆表面产生轴向变形以及弯曲变形。一般来讲,L支杆上的荷载会通过梁的作用或者弦杆与L支杆之间间隙中壳梁共同作用传递到弦杆上。本文根据局部变形机理先给出了节点局部刚度公式,借助ABAQUS有限元软件以及FORTRAN程序,分析得到在轴力、平面内弯矩、平面外弯矩三种基本荷载作用下节点各几何参数对节点刚度的影响,最后采用多元线性回归的方法,基于5000多个有限元模型的节点刚度数据,回归得到三种基本荷载分别作用下的完全叠接管节点刚度参数方程。

关键词：完全叠接管节点节点局部刚度多元线性回归分析刚度参数方程

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完全叠接管节点应力集中因子的数值分析

完全叠接管节点应力集中因子的数值分析

作者：章小蓉华中科技大学

学位级别：硕士

随着海洋石油事业的发展,海洋平台的安全问题日益引起重视。疲劳破坏是钢结构管节点发生破坏的最主要原因。研究管节点结构的疲劳破坏可以预测疲劳裂纹产生的位置,大小以及该管节点所剩的残余寿命。这将大大提高管节点结构修复工作的效... 详细信息

随着海洋石油事业的发展,海洋平台的安全问题日益引起重视。疲劳破坏是钢结构管节点发生破坏的最主要原因。研究管节点结构的疲劳破坏可以预测疲劳裂纹产生的位置,大小以及该管节点所剩的残余寿命。这将大大提高管节点结构修复工作的效率,节省修复成本。本文从数值分析入手,通过有限元软件***分别对轴力、平面内弯矩、平面外弯矩三种荷载作用下的完全叠接管节点试件进行了模拟分析。有限元模型中采用的是八节点厚壳单元,总共划分了7100个单元,其中包括84个焊缝单元。将模型单元密度值分别双倍和三倍化,得出焊缝周围的应力集中因子数值非常接近,最大误差不超过5%,该模型可用。然后,通过数值计算求得该管节点热点处的应力集中因子,对不同几何参数的完全叠接管节点进行计算分析,定性得到热点应力大小随着几何参数变化的情况。最后应用数学分析软件MALAB对不同几何尺寸的完全叠接管节点所产生的应力集中因子进行回归分析,可以对不同几何参数下各热点的应力集中因子进行预测,方便工程设计。通过分析得出,在轴力荷载作用下应力集中因子随着β、τ、ξ、γ的增大而增大,随着τ、θ的增大而减小。在平面内弯矩作用下,完全叠接管节点的应力集中因子随着β和τ的增大而增大,随着θ的增大而减小。在平面内弯矩作用下,完全叠接管节点的应力集中因子随着β、τ、ξ、γ的增大而增大,随着β、τ、θ的增大而减小。由回归分析可得,所有回归系数β的置信区间都不包含零点,回归的R均大于0.8,p值均小于0.05,满足多元线性回归的条件,回归模型可用。

关键词：完全叠接管节点应力集中因子几何参数有限元回归分析

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完全叠接管节点应力强度因子的数值分析

完全叠接管节点应力强度因子的数值分析

作者：龚健华中科技大学

学位级别：硕士

疲劳破坏是海洋平台结构最主要的失效形式。完全叠接管节点在承受外部荷载时,荷载主要在支管间传递,作用于弦管的冲剪力将会减少。本文通过数值分析研究完全叠接管节点应力集中因子和应力强度因子的变化规律。首先采用商用有限元软件AB... 详细信息

疲劳破坏是海洋平台结构最主要的失效形式。完全叠接管节点在承受外部荷载时,荷载主要在支管间传递,作用于弦管的冲剪力将会减少。本文通过数值分析研究完全叠接管节点应力集中因子和应力强度因子的变化规律。首先采用商用有限元软件ABAQUS和FORTRAN编程语言编制能自动生成包含表面裂纹和不含表面裂纹完全叠接管节点有限元模型的批处理程序,在建模过程中对不含表面裂纹的模型采用20节点六面体单元,对包含表面裂纹的模型采用五种不同的单元分区建立有限元网格。计算不含表面裂纹的管节点模型在三种基本荷载作用下焊缝处的应力集中因子,发现L支管承受轴向拉力和平面外弯矩时管节点在靠近L支管的T支管鞍部有最大的局部应力出现;而对于L支管承受平面内弯矩时,最大的局部应力则出现在靠近L支管的T支管鞍部与冠部之间。随后在TL-090位置设置表面裂纹,利用裂纹尖端张开位移的外推插值法,通过建立96个有限元模型研究完全叠接管节点几何参数与应力强度因子之间的关系。分析结果表明管节点的应力强度因子随着τTL、τCT、βCT、γT、ξT和a/tT的增大而增大,随着βTL和θ1的增大而减小。即可以通过改变管壁厚度或管件之间的夹角等参数来控制完全叠接管节点应力强度因子的大小,进而提高海洋平台结构的力学性能。

关键词：完全叠接管节点表面裂纹应力强度因子位移外推插值应力集中因子

轴向力作用下完全叠接管节点应力集中因子的参数方程

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华中科技大学学报（城市科学版） 2009年第1期26卷 64-69页

作者：高飞朱宏平龚健华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074 华中科技大学控制结构湖北省重点实验室湖北武汉430074

通过试验和数值研究推导了完全叠接管节点试件在轴向力作用下应力集中因子的参数方程。首先进行了完全叠接管节点试件在轴向力作用下的实验。采用带有前处理和后处理程序MENTAT的有限元软件MARC对该管节点进行数值模拟,选取8节点厚壳单... 详细信息

通过试验和数值研究推导了完全叠接管节点试件在轴向力作用下应力集中因子的参数方程。首先进行了完全叠接管节点试件在轴向力作用下的实验。采用带有前处理和后处理程序MENTAT的有限元软件MARC对该管节点进行数值模拟,选取8节点厚壳单元建立有限元模型。实验试件与有限元模型在轴向力作用下应变集中因子的平均差值为7.9%,说明有限元模型的计算结果与实验结果吻合。随后通过大量的数值计算研究了完全叠接管节点几何参数与应力集中因子之间的关系。分析结果表明管节点的应力集中因子随着βCT,τTL,ξT和γC的增加而增大,但随着τCT和θ的增加而减小。最后利用非线性回归软件DataF it推导出求解完全叠接管节点应力集中因子的参数方程。通过与实验结果比较,验证了该参数方程满足评估许可准则。

关键词：完全叠接管节点应力集中因子轴向力有限元参数方程

完全叠接K型管节点的应力集中系数的试验研究

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工程力学 2009年第7期26卷 83-88页

作者：曲淑英张宝峰张国栋邵永波烟台大学土木工程学院山东烟台264005

海洋平台管节点的疲劳寿命预测通常采用S-N曲线方法,其中应力幅S的大小需由应力集中系数这个参数来确定。该文通过对大型完全叠接K节点试件在轴向载荷作用下应力集中系数的试验研究,得到了轴向载荷作用下完全叠接K节点焊缝周围的应力集... 详细信息

海洋平台管节点的疲劳寿命预测通常采用S-N曲线方法,其中应力幅S的大小需由应力集中系数这个参数来确定。该文通过对大型完全叠接K节点试件在轴向载荷作用下应力集中系数的试验研究,得到了轴向载荷作用下完全叠接K节点焊缝周围的应力集中系数分布和应力集中系数极值点位置,从疲劳的角度证实了完全叠接管节点形式有利于主管的安全。

关键词：完全叠接管节点应力集中系数疲劳分析S-N曲线外推插值法

轴、弯载荷下完全叠接K型管节点的应力集中系数研究

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机械科学与技术 2008年第7期27卷 909-913页

作者：曲淑英张宝峰张国栋邵永波烟台大学土木工程学院烟台264005

对大型完全叠接K型管节点试件分别承受轴向荷载和平面内弯曲荷载时的应力集中系数进行了实验测试,通过数值分析,得到了完全叠接K型管节点承受这两种基本荷载作用时焊缝周围的应力集中系数分布情况,分析结果与实验数值相吻合,结果表明在... 详细信息

对大型完全叠接K型管节点试件分别承受轴向荷载和平面内弯曲荷载时的应力集中系数进行了实验测试,通过数值分析,得到了完全叠接K型管节点承受这两种基本荷载作用时焊缝周围的应力集中系数分布情况,分析结果与实验数值相吻合,结果表明在轴向荷载和平面内弯曲荷载作用下,斜管与叠管交接处的应力集中现象比较严重,而主管相对安全,这对指导工程设计是非常有益的。

关键词：应力集中系数实验研究完全叠接管节点轴向荷载平面内弯曲荷载

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完全叠接型相贯焊接圆钢管节点抗火性能研究

完全叠接型相贯焊接圆钢管节点抗火性能研究

作者：叶懿斌华中科技大学

学位级别：硕士

作为结构构件,钢管节点因具有便于安装、自重较轻等优点,并有着良好的力学性能,现如今已经在海洋平台结构、大跨度空间结构中得到了广泛的应用。学者们已经对完全叠接管节点的应力集中因子、静力承载力以及破坏机制等常温下力学性能开... 详细信息

作为结构构件,钢管节点因具有便于安装、自重较轻等优点,并有着良好的力学性能,现如今已经在海洋平台结构、大跨度空间结构中得到了广泛的应用。学者们已经对完全叠接管节点的应力集中因子、静力承载力以及破坏机制等常温下力学性能开展了研究。众所周知,钢结构的耐火性能并不好,钢材的材料性能由于温度的升高而显著降低。因此,火灾是钢结构破坏的最重要隐患,但是目前对钢管结构节点的抗火性能研究还比较少。为此,本文采用试验研究和有限元分析相结合的方法对完全叠接管节点进行了抗火性能研究。首先设计了3个不同尺寸的完全叠接管节点试件,并进行了恒载升温试验,主要研究βct和βtl两个几何参数对抗火性能的影响。结果表明,βtl的增大有利于提高节点的抗火性能,提高了试件的耐火极限和临界温度,而βct的增大也会轻微地增大了试件的耐火极限和临界温度。随后,采用有限元软件ABAQUS对3个完全叠接管节点试件的抗火试验进行了模拟,采用间接热力耦合的分析方法,研究了火灾下完全叠接管节点的升温特性、变形特征以及破坏模式。有限元分析中采用了分区域网格划分方法,同时考虑了材料非线性与几何非线性。将数值模拟结果与试验结果进行了对比,两者吻合较好,表明用ABAQUS有限元软件进行完全叠接管节点的抗火性能分析是可行的。最后,利用验证过的有限元模型对完全叠接管节点的几何参数(βct、βtl、τct、τtl、γC、θ、ζT)以及荷载比n进行了详细的分析,研究不同参数对节点抗火性能的影响。将试验和有限元分析得到的临界温度结果与CIDECT和欧洲规范3推导出的公式的计算结果进行了对比。结果表明,该方程可以准确地预测完全叠接管节点的临界温度。

关键词：完全叠接管节点试验研究数值分析参数分析抗火性能临界温度

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华中科技大学学报(城市科学版)总目次

华中科技大学学报（城市科学版） 2007年第4期24卷 102-104页

关键词：华中科技大学学报郑俊杰城市可持续发展完全叠接管节点目次张耀庭朱宏王仙芝节点域非线性有限元