KK型管节点应力集中系数研究

摘要

在设计阶段，管节点最大应力通常通过S-N方法来评估海洋平台焊接管节点疲劳寿命。所以应力集中系数的正确确定对平台结构的安全性至关重要。现有经验公式如Kuang公式、NORSOK公式仅适用于简单管节点如K、X、Y、TX等形式，对空间的复杂管节点的应力集中系数的计算未涉及。通常把复杂的管节点的应力集中系数看成是简单管节点应力集中系数的叠加。对本文研究的KK型管节点来说，与相同尺寸的K型管节点，应力集中系数通常要大出许多，所以传统的计算简单管节点应力集中系数的经验公式并不适合计算复杂管节点应力集中系数，因此建立复杂管节点应力集中系数参数方程是非常有必要的。 本文在以前对简单管节点研究基础上，运用软件ANSYS，用薄壁壳单元分析建立上千个用在平台结构中的承受轴向力、平面内弯矩和平面外弯矩三种荷载作用的KK型节点，得出的结果数据，通过不定尺寸的节点几何比例α、γ、ξ、β、τ和θ建立函数通过回归分析得出一系列新的参数方程。这些参数方程可以用来计算得出KK型复杂管节点撑杆和弦杆处围绕交界处的最大应力。 本文并进一步，通过图、表形式分别分析α、γ、ξ、β、τ和θ各个参数对KK型节点在三种荷载作用下撑杆和弦杆SCF的影响，各个参数对对有限元计算的KK型节点与对相同尺寸的K型节点经验公式所得撑、弦杆的SCF差距的影响。 本文对复杂KK型管节点应力集中系数参数方程的研究对以后研究其它复杂节点SCF和管节点设计有一定参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2管节点产生应力集中现象的原因

1.3管节点方面的研究现状

1.4本文主要研究内容及研究意义

第二章KK型管节点力学模型建立

2.1 KK型管节点模型参数选取

2.2建立KK型管节点有限元模型

2.3后处理阶段——建立批处理操作的命令流

第三章通过回归分析得出参数方程

3.1根据参数建立参数方程的拟合函数

3.2 KK型节点的参数方程的得出

第四章各种方法所得KK节点与K节点SCF的分析比较

4.1 KK节点与K节点有限元所得SCF的分析比较

4.2 KK节点参数方程与有限元所得SCF值之比分析

4.3 KK节点有限元与K节点参数方程所得SCF值之比分析

4.4 KK节点参数方程与K节点经验公式所得SCF值之比分析

第五章参数对KK节点SCF的影响分析

5.1 τ的变化对KK节点SCF值的影响

5.2β的变化对KK节点SCF值的影响

5.3ξ的变化对KK节点SCF值的影响

5.4 γ的变化对KK节点SCF值的影响

5.5 θ的变化对KK节点SCF值的影响

5.6α的变化对KK节点SCF值的影响

第六章结论与展望

6.1研究结论

6.2后续工作建议

附录

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢