海洋平台用高强钢复杂节点焊接残余应力预测

摘要

在海洋平台的建造过程中,由于采用了大量的高强度钢和超高强度钢,高强度、大厚度、复杂节点的钢结构焊接技术成为了建造平台的关键技术。焊接过程中高度集中的瞬时热输入,在焊后将产生较大的残余应力与变形,直接影响到焊接结构的使用性能。因此,海洋平台重要局部结构焊接残余应力控制技术显的至关重要,对焊接残余应力的预测则具有了重要的现实意义。
　　本文首先采用不同的焊接工艺和焊接方法对海洋平台用钢EH36和EQ56,进行了对接和角接试验。焊后,先对试板进行焊缝打磨、焊趾重熔、超声冲击、焊后热处理,再采用盲孔法对试板进行焊接残余应力测试。对测试结果进行比较分析,研究不同的工艺条件对焊接残余应力的影响。
　　其次,本文应用有限元数值模拟软件ANSYS,对EQ56钢板的平板对接进行数值计算,输入的条件(材料参数,热输入等)均与1号试板相同。将计算结果与实测结果(1号试板)进行比较,出现了一点误差并分析了产生误差的原因,证明了应用有限元软件 ANSYS计算焊接残余应力的可行性。为合理的选择焊接方法和工艺措施,以及进一步研究焊接变形与残余应力的变化规律提供了有效的试验方法。
　　最后,本文对海洋平台复杂结构立柱横撑和推进器基座的复杂节点进行了数值计算,得出的结果可以看出焊缝的最大残余拉应力主要分布在焊缝边缘(焊趾)部位和焊缝交界处,达到了400MPa。

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Contents

第1章 绪 论

1.1选题的意义和研究价值

1.2 应力测试方法

1.3 ANSYS有限元软件

1.4 数值计算在焊接中的应用

1.5 ANSYS软件的发展现状与趋势

1.6 本论文研究的内容

第2章 海洋平台用EQ56与EH36板的焊接

2.1 焊接试验方案

2.2 焊接过程

2.3 本章小结

第3章 海洋平台模拟接头的残余应力测试

3.1 应力试验设备与材料

3.2 残余应力计算方法

3.3 应力实验方案

3.4 应力测试过程

3.5 试验结果

3.6 应力测试结果分析

3.7 本章小结

第4章 海洋平台模拟接头焊接残余应力的数值模拟

4.1 ANSYS有限元分析思路

4.2 ANSYS中的热－力耦合分析

4.3 生死单元技术

4.4 数值计算

4.5 本章小结

第5章 复杂结构焊接残余应力的数值模拟研究

5.1 计算分析的技术处理

5.2 复杂结构件物理模型

5.3 简化后的计算模型

5.4 模拟结果

5.5结果分析

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢