船舶结构疲劳强度与焊接残余应力

1 绪论

1.1 概述

1.2 国内外研究现状

1.2.1 残余应力对焊接结构力学性能的影响

1.2.2 水下耐压结构焊接残余应力及对疲劳强度的影响

1.2.3 FPSO结构焊接残余应力及对疲劳失效的影响

1.3 本章小结

2 船舶结构疲劳强度研究方法

2.1 引言

2.2 S-N曲线方法

2.2.1 S-N曲线

2.2.2 疲劳累积损伤理论

2.3 断裂力学法

2.3.1 概论

2.3.2 Paris公式

2.3.3 Paris参数C和m的确定

2.3.4 循环次数与裂纹扩展深度的关系

2.3.5 形状系数的确定

2.4 基于S-N曲线的船舶焊接结构疲劳强度分析方法

2.5 基于JTP规范的疲劳累积损伤分析方法

2.6 基于断裂力学方法的船舶结构疲劳失效分析

2.7 船舶焊接结构疲劳强度分析实例

2.7.1 FPSO主尺度

2.7.2 FPSO舱段模型

2.7.3 建立有限元模型

2.7.4 边界条件

2.7.5 计算工况及计算载荷

2.7.6 典型节点的选取

2.7.7 精细网格有限元模型

2.7.8 疲劳热点应力计算

2.7.9 S-N曲线的选取

2.7.10 疲劳累积损伤及寿命分析

2.8 本章小结

3 焊接结构残余应力形成、调整及测量

3.1 焊接残余应力的形成及影响因素

3.1.1 残余应力的定义与分类

3.1.2 焊接残余应力的产生及其影响因素

3.2 残余应力消除工艺技术

3.3 残余应力的试验测试方法和实例

3.3.1 残余应力测量方法介绍

3.3.2 基于X射线无损检测法及实例介绍

3.3.3 超声冲击消除高强度钢平板结构焊接残余应力试验研究

3.4 本章小结

4 船舶焊接结构残余应力分析方法

4.1 焊接热力学过程的分析方法

4.1.1 解析法

4.1.2 固有应变法

4.1.3 有限元法

4.2 焊接残余应力和变形数值预报方法及其理论基础

4.2.1 焊接热力学过程及其特点

4.2.2 焊接温度场数值仿真

4.2.3 焊接应力应变场数值仿真

4.2.4 基于ANSYS／APDL二次开发技术的焊接热力学分析

4.3 基于ANsYs二次开发技术的焊接数值模拟实例

4.3.1 高强度钢平板对接焊

4.3.2 高强度钢耐压锥柱结合壳焊接残余应力分析

4.3.3 环肋圆柱壳结构的焊接残余应力和变形

4.3.4 深海耐压壳开孔结构

4.3.5 高强度钢锥柱结构试件

4.3.6 FPSO典型焊接接头模型

4.4 本章小结

5 高强度钢耐压结构焊接残余应力的参数分析

5.1 焊接残余应力预报系统应用软件开发

5.2 高强度钢平板对焊接残余应力的参数分析

5.2.1 焊接输入能量对焊接熔池最高温度的影响

5.2.2 热源输入

5.2.3 边界条件

5.2.4 板厚

5.2.5 板宽

5.2.6 焊接加热时间（焊接速度）

5.2.7 焊接顺序

5.2.8 结果分析

5.3 高强度钢锥柱焊接接头残余应力的工艺影响

5.3.1 几何模型

5.3.2 研究方案

5.3.3 温度场模拟结果

5.4 高强度钢锥柱结合壳焊接残余应力的参数分析

5.4.1 模型的几何参数和有限元模型

5.4.2 模型的其他参数

5.4.3 不同计算模型对焊接残余应力的影响

5.4.4 参数分析

5.5 本章小结

6 船舶残余应力释放及对疲劳失效的影响

6.1 残余应力释放对船舶焊接结构疲劳失效的影响

6.1.1 JBP

6.1.2 ⅡW

6.1.3 改进过的疲劳强度分析公式

6.2 残余应力释放对FPsO焊接接头疲劳失效影响的实例研究

6.2.1 FPSO焊接接头

6.2.2 模型

6.2.3 数值模拟循环载荷下残余应力释放的试验验证

6.2.4 循环次数不同的循环载荷对残余应力释放的影响

6.2.5 简单变幅循环载荷对残余应力释放的影响

6.2.6 变幅循环栽荷对残余应力释放的影响

6.2.7 残余应力释放对结构疲劳强度影响的讨论

6.2.8 结雩占

6.3 水压试验对深海耐压锥柱结合壳焊接残余应力的影响

6.3.1 几何和有限元模型

6.3.2 内压试验的水压力选取

6.3.3 位移边界条件

6.3.4 力的边界条件

6.3.5 内压试验对焊接残余应力的影响分析

6.4 潜浮对深海耐压锥柱结合壳焊接残余应力的影响

6.4.1 首次潜浮运动

6.4.2 连续多次潜浮运动

6.5 本章小结

参考文献

《船舶结构疲劳强度与焊接残余应力》主要介绍船舶结构疲劳强度与焊接残余应力及之间的关系以及相关分析方法，并辅以实例计算说明。
　　主要内容包括绪论，船舶结构疲劳强度研究方法，焊接结构残余应力形成、调整及测量，船舶焊接结构残余应力分析方法，高强度钢耐压焊接结构残余应力的参数分析和船舶残余应力释放及对疲劳失效影响。
　　《船舶结构疲劳强度与焊接残余应力》可作为高等院校船舶与海洋工程本科专业教材和研究生的教学参考书，也可供船舶设计开发部门、船厂和相关研究单位从事船舶工程结构的科技人员参考。