基于張開位移的管節(jié)點裂紋應力強度因子評估.pdf

1、管節(jié)點作為一種典型的支撐結構已被廣泛應用于海洋平臺結構中。由于常年承受風浪流等交變載荷作用，管節(jié)點通常在焊縫處率先出現(xiàn)表面疲勞裂紋，是海洋平臺發(fā)生疲勞破壞的最薄弱部位?；趹姸纫蜃拥臄嗔蚜W估算法是對損傷結構進行剩余壽命估算的一種合理方法，因此，對管節(jié)點焊趾部位表面裂紋應力強度因子的精確計算是進行平臺結構剩余壽命評估的基礎。準確而快速地評估出管節(jié)點焊趾部位表面裂紋應力強度因子對于我們解決工程實際問題具有重要的意義。 表面裂紋

2、開口位移可以通過實驗檢測方法獲得。本文建立海洋平臺管節(jié)點處表面裂紋的開口位移、裂紋尺寸、管節(jié)點幾何尺寸和應力強度因子之間的數(shù)學關系，根據(jù)實驗檢測數(shù)據(jù)，能夠直接估算表面裂紋的應力強度因子。本文的主要內容包括以下幾個方面： 首先，對本論文的研究背景做了簡要的介紹，并回顧了裂紋的檢測技術、提出了本文研究的內容。第二章主要介紹了斷裂力學的基本概念以及計算裂紋應力強度因子的方法。作為本文的重點之一，第三章針對典型K型管節(jié)點論述了怎樣建立表

3、面裂紋有限元模型。在基本假設基礎上，對裂紋尖端單元的大小和整體網(wǎng)格的精度進行了研究。第四章中重點論述了參考不同管節(jié)點形狀尺寸和裂紋尺寸參數(shù)的情況下進行大量數(shù)值計算，并用BP神經(jīng)網(wǎng)絡預測出管節(jié)點應力強度因子與其裂紋長度和開口位移以及管節(jié)點幾何尺寸之間的映射關系，從而根據(jù)裂紋開口位移直接快速估算出管節(jié)點表面裂紋應力強度因子。 計算結果表明，本文提出的方法具有很高的精度，與傳統(tǒng)的利用裂紋尖端奇異元計算應力強度因子的方法相比，計算結果相