EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响

为研究船舶结构用钢EH36钢焊接接头焊趾处应力集中对高低周复合疲劳的影响,对不同焊缝形貌20 mm厚EH36钢双面全熔透对接接头进行高低周复合疲劳试验.研究发现,高低周复合疲劳对接头寿命的降低幅度随着高周应力比的增大而增大;结合数字图像相关法测量结果分析,发现焊趾处应力集中系数越大,接头的高低周复合疲劳寿命越低,其降低幅度随着高周应力比的增大而增大.基于试验数据对模型进行验证,结果表明,应力集中系数高的接头疲劳寿命低且寿命预测结果分散性增大;Palmgren-Miner模型和Zhu模型由于未充分考虑高低周耦合损伤作用,导致寿命预测结果相对危险.修正后Zhu模型在充分考虑低周疲劳对高低周复合疲劳寿命的影响后,预测寿命大于实际寿命的预测点较少,预测结果相对安全,且分散性较小,误差也较小.

深水浮体平台焊接结构疲劳性能测试方法

为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压+双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压+弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,并建立了空气、海水自由腐蚀、阴极保护腐蚀等多种环境下标准试样的材料级疲劳性能测试方法,构建了多尺度、多环境、多荷载的“材料级-节点级-结构级”焊接结构疲劳测试试验平台,可为中国发展超深水浮体平台在南海复杂恶劣海洋环境下的疲劳设计验证提供有力支撑.

深水平台焊接结构几何特征对疲劳行为的影响与寿命评估

疲劳损伤是引起深水平台结构破坏的主要原因,针对海上常用钢EH36进行对接和T型焊接接头的疲劳寿命测试,证明接头形式是影响疲劳寿命的主要原因。同时焊接接头的疲劳寿命具有强烈的疲劳分散性,随着应力范围的降低,疲劳寿命的分散程度逐渐增大,T型焊接接头的疲劳分散程度大于对接焊接接头的。通过DIC对焊接接头疲劳行为进行监测,结果发现,T型焊接接头表现出了更大的应力集中程度和应力梯度效应,焊趾形貌和应力范围是影响焊接接头疲劳寿命分散程度的主要原因。在热点疲劳寿命评估中,0.4t~1.0t外推点表现出更为精准和有效的计算结果,但是热点应力具有一定的网格敏感性,疲劳设计时需要根据推荐的网格大小进行划分。