耐压船体结构典型接点疲劳寿命评估

潜艇在潜浮过程中,由于静水外压引起的工作应力与焊接残余应力叠加,形成拉压循环应力,导致耐压船体的局部结构可能出现低周疲劳裂纹.一般情况下,高强度钢在抗拉强度提高的同时往往伴随着材料塑性储备和断裂韧性的下降,因此分析高强度钢潜艇结构的低周疲劳寿命非常重要.本文基于断裂力学和Paris公式建立了潜艇耐压结构低周疲劳寿命的工程估算方法,根据裂纹无损检测的概率统计和含裂纹圆柱壳极限应力分析,给出了初始裂纹和裂纹临界状态的建议值.应用本文的简化方法分析了某潜艇结构和锥柱结合壳模型的低周疲劳寿命,锥柱结合壳模型的数值算例表明本文的计算结果与试验测试结果相吻合.     

潜艇壳体焊接残余应力的测量

在用高强度钢建造潜艇壳体过程中经常出现焊接裂纹,它严重地影响了潜艇的质量,危及潜艇的安全。焊接裂纹的出现,除与壳体的材料质量、建造工艺、设计的合理性有关外,还与焊接过程中必然产生的焊接残余应力的大小有密切的关系。焊接残余应力的影响不仅可能促使产生焊接裂纹,还可能在与外加应力叠加后改变壳体的承载能力,并可能促进应力腐     

低合金高强度钢插销断口特征及其与实际断口的可比性

对低合金高强度钢焊接结构中出现的冷裂纹研究,一直是焊接领域中颇受关注的课题之一。在评定材料冷裂敏感性的各种试验方法中,插销法是一种简便易行、材料节省的评定试验,其结果可进行定量比较。本文从深入分析一种低合金高强度钢(σ_3=60公斤/毫米~2)由摇     

锥柱结构焊接残余应力及超声冲击消除的研究

随着高强钢潜艇锥柱结构的广泛应用,影响结构性能的焊接残余应力的测量和残余应力消除的技术备受关注。采用X射线衍射技术对高强钢潜艇锥柱结构内外壳的轴向焊接残余应力进行无损检测。内壳轴向残余应力的分布在焊缝两侧呈双峰形态,均为拉应力,而后随着与焊缝距离的增加,残余应力快速降低;而外壳轴向残余应力在锥端焊趾部分达到最大残余压应力值。还进行了超声冲击消除焊接残余应力前后的对比试验。试验结果表明,超声冲击处理对降低焊缝及近焊缝区的残余应力有很大的益处,残余拉应力经冲击处理后转变为对疲劳强度有利的较大幅值的压应力。     

潜艇结构疲劳强度研究综述

随着高强钢潜艇下潜深度的增加，疲劳问题就更显突出。本文叙述了潜艇结构疲劳强度研究的方法及发展概况；分析了焊接残余应力、介质、多裂纹并存对焊接结构疲劳寿命的影响，提出应使用有限元数值模拟计算和试验相结合的方法深入研究；最后提出尚需研究的几个问题。     

潜艇结构疲劳强度研究综述

随着高强钢潜艇下潜深度的增加,疲劳问题就更显突出.本文叙述了潜艇结构疲劳强度研究的方法及发展概况;分析了焊接残余应力、介质、多裂纹并存对焊接结构疲劳寿命的影响,提出应使用有限元数值模拟计算和试验相结合的方法深入研究;最后提出尚需研究的几个问题.     

高强度钢典型焊接接头参数对残余应力的影响

随着深海耐压结构下潜深度不断加大,高强度钢应用越来越广泛。高强度钢对焊接残余应力较为敏感,会对深海耐压结构的疲劳强度产生不利的影响。本文基于焊接热力学理论,利用Ansys的APDL编程语言对高强度钢耐压壳典型焊接接头模型的焊接残余应力进行数值模拟,得出焊接残余应力分布,并与无损检测结果进行对比,结果显示耐压壳典型焊接接头模型数值模拟结果与试验测量结果趋势基本一致。在此基础上研究材料属性及边界条件对耐压壳典型焊接接头焊接残余应力的影响。结果显示:焊缝附近区域存在较大的残余应力,凸面主要是压应力,凹面以拉应力为主;随着与焊缝中心线距离的增大焊接残余应力的值会降低;改变材料属性和边界条件后,耐压壳典型焊接接头模型焊接残余应力幅值会发生变化,并在焊缝附近区域表现更为明显。本文研究结果可为高强度钢水下耐压结构的安全性研究提供相关理论基础。     

带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的阻尼振动和层间应力

在壳厚方向采用位移和应力插值函数,应用混合分层理论和壳体在流场中所受的流体动压力.推导带有消声瓦的潜艇耐压壳在流场中的动力学方程.采用迭代的方法求出潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的解.在不同粘弹性材料弹性模量和厚度下.分别计算了潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的一阶固有频率、结构损耗因子和层间横向应力的幅值.结果表明,随粘弹性材料弹性模量的增大,一阶固有频率和结构损耗因子增加,随粘弹性材料层厚度的增大,结构损耗因子增加.一阶固有频率减小.较高的层间法向正应力是造成潜艇消声瓦在流场中低频振动脱落的主要原因.采用较高模量和厚度的牯弹性阻尼材料将有效地降低潜艇耐压壳在流场中阻尼振动的层间应力的幅值.     

压弯应力下焊趾表面裂纹疲劳性能试验研究

潜艇耐压壳锥柱焊接过渡结构所受的应力特征为压弯组合应力，该处是潜艇耐压壳疲劳的热点区域。弄清楚压弯组合应力作用下成一定角度对接的焊接板结构试析的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。本文提出用焊接角度板轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇结构耐压壳锥－柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究了焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出了高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。     

基于GTN损伤模型的Q690钢及其对接接头断裂性能评估

[目的]Q690高强度钢作为半潜式起重拆解平台的特殊部位用钢,评估其焊接接头的断裂强度,是研究平台结构断裂力学行为及运营寿命的基础.[方法]首先,对Q690高强度钢及其对接接头进行轴向拉伸试验,获得对应的应力?应变曲线;然后,基于GTN模型,构建Q690高强度钢及其焊接接头的拉伸断裂曲线方程,其中GTN损伤模型的计算参...     

锥柱耐压壳典型焊接接头残余应力研究

高强度钢材料对焊接残余应力非常敏感,显著影响了高强度钢锥柱耐压壳结构的安全可靠性及使用寿命,有必要针对这类壳体典型焊接接头的残余应力进行分析研究。本文首先基于有限元软件ANSYS的参数化语言APDL开发相应的焊接模拟程序,对高强度钢锥柱耐压壳典型焊接接头模型的焊接过程进行数值模拟,得到其焊接残余应力的应力水平及分布规律;然后采用X射线无损检测方法测量焊缝区域的残余应力。结果显示：焊缝附近区域存在较大焊接残余应力,其值随着与焊缝中心线距离的增加而迅速降低,数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

潜艇结构的焊接残余应力研究现状

潜艇结构在焊接过程中产生的残余应力是关系到结构安全的重要指标.由于焊接是一个涉及到热、力、冶金等多学科的极为复杂的过程,要对其进行准确预测十分困难.本文首先对与潜艇相关的厚板、环焊缝和压力容器焊接残余应力的技术现状及存在的主要问题进行论述;然后介绍潜艇焊接残余应力的试验和模拟;并对残余应力影响潜艇结构疲劳强度和稳定性以及潜艇结构残余应力消除技术等方面进行了详细论述和总结;最后指出了一些尚待进一步研究的问题.     

FPSO典型焊接节点残余应力试验研究

高强度钢材料对焊接残余应力非常敏感,严重影响FPSO的安全可靠性,因此有必要对FPSO典型焊接节点的残余应力进行分析研究.文中选取能代表FPSO典型焊接结构形式的一种焊接节点进行试验研究,采用X射线无损检测法,对典型焊接节点的残余应力进行试验测量.根据试验测量结果,分析了FPSO典型焊接节点的残余应力分布规律.     

艇体结构用钢材料技术发展与展望

艇体结构钢是潜艇建造过程中用量最大的材料,对于潜艇的战技性能具有重要影响。本文首先阐述海洋环境对于艇体结构钢的影响和性能的要求,其次从焊接工艺的角度进行分析,再次总结国外艇体结构钢的发展及现状,最后对艇体结构用钢材料技术的未来发展方向进行展望,对我国潜艇用钢材料技术的研究及发展具有一定启示作用。     

带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件疲劳寿命分析

对带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件进行疲劳寿命有限元分析研究,并加工制造了典型焊接节点试件,对其进行疲劳试验,试验结果与数值分析结果基本吻合,说明对潜艇典型焊接结构的有限元应力分析、疲劳寿命分析的方法是正确可行的.     

用高强度钢建造轻质战舰所面临的挑战

现代水面战斗舰艇和潜艇等战舰为了具有较好的稳定性，增加有效载荷、机动性和生存性，要求不断增加采用能减轻壳体结构重量的高强度钢板比例。国防部要求海军舰艇建造使用的合金钢和装甲钢约占总量的50％。在舰艇服役过程中，其结构承受着复杂的载荷谱和环境，同时用来制造壳体的结构钢和焊接材料在这些环境中必须具有高断裂韧性。服役过程中的一般动载荷包括波浪载荷、波浪拍击、冲击、振动、在热带和寒带海域的热偏移、船货漂移、飞机的起飞与降落以及武器的反作用等。在这些服务环境下必须确保壳体结构的完整性以使其具有连续抗浪性以及对敌方武器做出快速的反应。海军舰艇的防断性是通过采用结构钢和焊接材料进行壳体装配来保证的，使得在这些极端恶劣工作环境中能具有高断裂韧性和许用裂缝。因此。对海军舰艇钢的关键要求，不仅要考虑强度、可焊性以及冲击载荷作用下的低温韧性，而且还要考虑经济性，以便保持合理的舰艇采购成本。     

带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件疲劳寿命分析

对带初始裂纹的潜艇典型焊接节点试件进行疲劳寿命有限元分析研究，并加工制造了典型焊接节点试件，对其进行疲劳试验，试验结果与数值分析结果基本吻合，说明对潜艇典型焊接结构的有限元应力分析、疲劳寿命分析的方法是正确可行的。     

高强度钢耐压锥柱壳体焊接残余应力数值分析

高强度钢耐压锥柱壳在工程焊接过程中产生的残余应力对结构的疲劳强度有着重要影响,有必要针对这类壳体的焊接残余应力进行数值分析。在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,对焊接过程中结构的残余应力进行了数值模拟,并将模拟结果与相关的理论统计和实验值进行对比分析,显示这些结果是基本吻合的。在此基础上,对高强度钢耐外压锥柱结合壳体在不同几何和焊接参数下的焊接残余应力进行了三维有限元分析,得到了若干残余应力变化规律。这些结果为高强度钢耐压壳体焊接结构的疲劳强度计算提供了可靠的依据。     

大跨径斜拉桥钢锚梁式索塔锚固结构承载力分析

以鸭绿江界河公路大桥为工程背景,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性影响,采用有限元方法,对钢锚梁结构的破坏形态和极限承载力进行分析。结果表明,钢锚梁式索塔锚固结构的破坏形式为钢锚梁受拉弯强度破坏,破坏荷载为设计荷载的5.8倍,结构有较大的安全储备。提出了钢锚梁腹板、拉索支撑结构以及钢牛腿的简化计算模型,结果表明理论计算结果与有限元计算结果较为吻合,能较好的预测钢锚梁的应力值和应力分布。     

潜艇舷间舾装的精度分配

[目的]潜艇建造是一个多工序耦合的工艺过程,随着模块化建造模式的发展,广义的"舾装"包含了材料成型、结构建造、设备管系制造安装及涂装等全流程,在设计阶段开展潜艇舾装的精度分配顶层规划,可有效影响潜艇建造工艺过程,确保潜艇总体性能.[方法]针对潜艇舷间舾装,首先提出精度分配的流程,然后对基于尺寸链的精度分配方法的内涵及其...