基于盲孔法的水下承压结构残余应力测试研究

对盲孔法测残余应力中的等轴三角应变花应变释放系数进行有限元标定和塑性修正,得到了塑性修正后的应变释放系数;采用盲孔法对高强度钢水下承压结构典型部位的焊接残余应力进行测量,根据测试得到各测点的释放应变值,结合修正后的应变释放系数计算得到了水下承压结构典型测点的残余应力值。结果表明,水下承压结构焊缝附近纵向残余应力可达0.5倍屈服极限,周向残余应力可达0.4倍屈服极限。     

盲孔法测量921A钢焊接残余应力的应变释放系数研究

根据盲孔法测量残余应力的基本原理和孔边塑性变形修正方法，分别对盲孔法测量921A钢焊接残余应力时的应变释放系数A、B进行实验标定，通过试验得出了921A钢盲孔孔边塑性变形对测量精度的影响和盲孔法测量921A钢焊接残余应力的塑性修正公式；并对实验标定应变释放系数与通孔应变释放系数理论解进行比较，表明试验结果与通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，测量结果经塑性修正，最大误差减小到2．5％以下，试验结果可以直接在盲孔法测量921A钢焊接残余应力工程实际中应用。     

大型耐压壳环焊缝焊接残余应力实验研究

采用盲孔法对某大型耐压壳废弃壳圈环焊缝及两个模拟模型进行焊接残余应力测试,结果表明,焊接残余应力普遍较大,mises应力超过0.5σs的测点约占2/3左右,另有10%~20%的测点mises应力超过0.8σs,接近屈服极限.     

液压联轴节外套理想弹塑性自紧应力分析

本文对液压联轴节外套进行了理想弹塑性自紧应力分析,推导出外套弹塑性自紧卸载后的残余应力公式,得到了全塑性自紧卸载不产生反向屈服的最佳外内径比与鲍辛格效应系数间的关系.对于理想弹塑性材料不考虑材料的鲍辛格效应,此最佳外内径比为2.218,此时自紧压力可高达0.8σs,是非自紧外套弹性极限压力的两倍.若鲍辛格效应系数为0.5,则最佳外内径比为1.545,自紧压力最高可达非自紧外套弹性极限压力的1.5倍.     

循环载荷混合作用下加筋板格极限强度的研究

通过采用非线性有限元软件ABAQUS进行循环载荷作用下加筋板格的极限强度研究,获得循环载荷作用下加筋板结构中残余应力、侧向荷载、随动强化及循环应变幅混合作用对极限强度的影响规律。数值结果显示:加筋板在0.16 MPa侧压、15%残余压应力、3.2倍屈服应变幅下,循环4次后的极限强度下降达39%,这表明循环载荷混合作用对极限强度的影响是不可忽视的。该研究成果对于进一步理解和研究船体梁在循环载荷作用下的递增塑性破坏的机理具有一定的理论价值和实用价值。     

基于固有应变法的环肋圆柱壳焊接残余应力数值分析

环肋圆柱壳是水下装备的主要承压部件,通常采用高强钢进行建造,对焊接残余应力等缺陷较敏感.为了得到不同肋骨布置方式下的焊接残余应力分布情况,首先采用试验和数值模拟的方法研究了高强钢焊接试板残余应力分布情况,验证了固有应变近似公式的适用性;然后,基于固有应变法针对内置、外置T型肋骨的圆柱壳的焊接残余应力进行数值分析,结果表明:两者壳板径向变形与实测资料较为一致,内置肋骨时,跨中壳板内凹,反之外凸;残余应力主要分布于焊缝部位,跨中壳板呈现压应力,内置肋骨的压应力要略大一些.     

试样极限塑性和船舶触礁模型试验校准计算

船舶碰撞与搁浅时的结构损伤是一个复杂的动态非线性过程。国际船舶与离岸结构会议碰撞与搁浅委员会（ISSC－V.3)组织其成员进行了两项专题研究：（1）材料极限塑性极限应变试验数据用于有限元模型计算时的尺度修正系数；（2）各种计算方法用于船舶搁浅（触礁）计算的准确性。介绍了作者承担上述两项研究的成果，给出了极限塑性极限应变的尺度修正系数的计算方法和结果，论证了非线性有限元显式积分方法及MSC／Dytran软件用于搁浅计算的准确性。     

基于残余应力释放的FPSO典型焊接接头的疲劳强度修正公式

由于浮式生产储油卸油船(FPSO)等船舶结构在服役前常常经历过较大的静载荷,这个预载荷常常会使焊接接头处较高的残余应力产生释放,同时船舶结构还承受着不断变化的波浪载荷,所以在估算FPSO等船舶结构典型焊接接头的疲劳强度时,需考虑残余应力释放的影响.该文通过有限元方法分析了在任意变幅循环载荷下,疲劳热点处的残余应力释放的规律,归纳出残余应力释放的大小与初始残余应力和外载荷之间的关系公式.然后,利用此公式对改进的疲劳估算公式进行修正,并且利用修正后的公式估算不同预载荷下典型焊接接头的疲劳强度,结果与试验结果棚符合.利用修正的改进公式可以更合理地对典型焊接接头在任意变幅循环载荷下的疲劳强度进行设计,同时也合理地解释了疲劳试验中以往不能被理解的结果.     

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律.分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因.结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力.而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置.合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响.     

钻孔法检测在役混凝土梁残余预应力技术研究

为保证码头作业的安全,利用钻孔法测量了某在役预应力轨道梁梁底测点处的混凝土应变。根据物理关系计算了梁底现存应力,当检测出现应变片粘贴角度发生偏差时,采用修正系数的方法对采集到的应变计算梁底现存应力,取梁底应力的平均值。建立了考虑钢筋应力输出和混凝土压应力的有限元模型。根据有限元分析的结果,通过线性回归方法建立钢筋应力和梁底中心混凝土压应力的关系,计算出在役混凝土轨道梁的残余预应力,并与按规范法计算出的残余预应力进行比较。比较分析结果表明测量结果合理有效,具有较好的适用性和实用性。     

Residual stress measurement in an extra thick multi-pass weld using initial stress integrated inherent strain method

Residual stresses existing in a multi-pass butt joint with a thickness of 70 mm, using a flux-cored arc welding process, were measured by an inherent strain method (ISM). Since such a thick plate before welding contains a large amount of initial residual stresses (−300 to +100 MPa), the initial stresses were integrated with conventional ISM in order to determine the total residual stresses in a welded joint. Two methods named as initial stress integrated ISM and initial inherent strain integrated ISM were suggested for the consideration of the initial stress distributions through the thickness of base plates. The results show that there is a significant difference between the integrated ISM with initial stresses or initial inherent strain and the conventional ISM without initial stresses. The residual stresses measured by any of the initial stress integrated ISM and initial inherent strain integrated ISM agreed well with the neutron diffraction measurement. Thus, the proposed initial stress integrated ISM is a proper destructive measurement method in the case of thick weld joints.     

残余应力的筛降效应及其对矩形板强度的影响

分析了船体板中残余应力的筛降,得到了在受拉和受压情况下的筛降水平的计算公式,并用有限元程序模拟了残余应力的筛降过程,验证了公式的有效性.分析了残余应力的筛降对板的平均应力-平均应变曲线的影响,采用两种方法分别得到了考虑筛降效应的板的平均应力-平均应变曲线的表达式,用有限元法进行了模拟计算,结果表明,分别计算受残余拉应力和残余压应力区的应力得到的平均应力-平均应变曲线和有限元计算结果符合得更好.     

基于累积递增塑性变形的船体裂纹板断裂韧性研究

裂纹尖端张开位移（CTOD）是评估结构材料韧性以及分析低周疲劳破坏引起的裂纹扩展的重要参量。文章结合Dugdale模型,以裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出了一个循环载荷下含裂纹船体板的CTOD计算模型;利用有限元法模拟了裂纹尖端累积塑性应变、平均应力、裂纹长度等相关因素影响;结合最小二乘法拟合出了基于累积塑性应变、平均应力比以及裂纹长度的两阶多项式。文中基于累积塑性应变的CTOD计算模型为正确评估循环载荷下船体板的累积塑性破坏提供了一种新途径。     

侧限固结时应力比对粗粒土变形的影响

粗粒土侧限变形特性是量化港口填料在不同荷载作用下沉降的重要依据。基于12组不同应力比侧限固结试验,得出侧限条件下加卸荷次数及应力比对粗粒土应变增量的变化趋势,建立粗粒土应变及塑性应变计算模型,并在二维及三维空间下验证了所建模型合理性。结果表明,堆载应力在土体中存在最大影响深度;当应力比相同时,侧限条件下应变增量及塑性应变增量与增量荷载数值无关。粗粒土受荷载循环作用时应变及塑性应变随应力比增大均呈指数函数变化,且其界限应力比处于2. 124～2. 461。建议在港口施工填筑时对地基上部进行多次强夯加固处理,营运阶段应控制最大堆载量并均匀平铺堆场,以降低填筑区的不均匀沉降量。     

Ductile crack initiation behavior in steels with compressive prestrain

It is well known that compressive prestrain reduces ductility in steels. On the other hand, it has also been found that high stress triaxiality reduces equivalent plastic strain at the onset of ductile fracture. In this research, plate specimens and notched bar specimens, which were prestrained in compression with bending, were used in reversed bending tests, and the effect of compressive prestrain on ductile crack initiation in steels was investigated. It was found that small ductile cracks occurred from the microscopic wrinkles which were formed on the concave surface with compressive prestrain. The critical relationship between stress triaxiality and equivalent plastic strain at ductile crack initiation was investigated by finite-element analysis. It was found that ductile crack initiation in steels with compressive prestrain can be estimated qualitatively by the relationship between stress triaxiality and equivalent plastic strain.     

超大型集装箱船用超高强度钢EH47焊接残余应力模拟与实验研究

超高强度钢EH47广泛应用于超大型集装箱船舱口围板等区域结构中,建造过程中常常伴随着较大的焊接残余应力,直接影响到船体结构的安全及使用寿命。论文基于有限元分析软件ANSYS,对平板对接焊进行模拟,得到焊接残余应力的大小和分布,并采用盲孔法对焊缝区域进行残余应力测量。结果表明:残余应力在靠近焊缝中心及区域附近处表现为拉应力,随着逐渐往焊缝中心靠拢,拉应力迅速增大,当达到焊缝中心附近时拉应力达到最大值。随着逐渐远离焊缝中心,拉应力迅速减小,达到一定距离时转变为压应力,并在距离焊趾2.5 cm处达到压应力最大值,数值模拟结果与试验测量值基本吻合,同时焊后热处理能有效降低有损结构强度的焊接残余应力。     

Dynamic loading history and collapse analysis of the pipe during deepwater S-lay operation

In the deepwater S-lay operations depending on the required stinger radius and rollers configuration, relatively large plastic deformation is induced when the pipe passes over the stinger, under the combined loadings of bending, axial tension, roller reaction force and the pipelay vessel motion. The resulting plastic deformation does not vanish after the pipe leaves the stinger. It accumulates until the pipe reaches the seabed. The inherited residual deformation might reduce the collapse capacity of the pipe under the external pressure loading. The present paper investigates the dynamic loading history of the pipe during the S-lay operation based on a test-verified finite element model, and then calculates the residual plastic deformation of the pipe cross-section after the pipe reaches the seabed. Finally, the nonlinear collapse analysis is implemented based on the modified RIKS method to evaluate the capacity of the installation-induced deformed pipe. The results confirm that the deepwater S-lay operation will lead to obvious plastic deformation of the pipe, which decreases the pipe collapse capacity to some extent.     

堆载预压加搅拌桩方案加固矿石堆场地基的应力应变分析

某港口拟采用排水板堆载预压和水泥搅拌桩加固矿石堆场和堆取料机轨道梁地基。利用数值模拟对加固过程及堆场运行时地基及搅拌桩的应力应变进行全面的分析，为工程设计和堆场的安全、合理使用提供了依据。     

循环载荷下考虑累积塑性影响的船体板CTOD理论及数值模拟研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是研究大范围屈服的低周疲劳破坏的重要参数之一,其值可反映结构材料抵抗低周疲劳裂纹形成和扩展的能力,是评估结构材料韧性的重要参量以及分析低周疲劳破坏引起裂纹扩展的主要控制参量。文章基于弹塑性断裂力学理论,从循环J积分着手,以裂纹尖端累积塑性应变为重要参量,建立循环载荷下船体板CTOD理论模型,并在有限元模拟中分析了应力比、应力幅等相关因素影响。将本模型结果与有限元计算结果进行了比较,发现结果吻合良好。结果表明：在考虑累积塑性影响下,该模型能较好地反映在循环载荷下船体板CTOD的变化规律,同时也为正确评估循环载荷下船体板低周疲劳破坏与累积塑性破坏两种破坏模式耦合作用的总体断裂破坏提供了途径。