《基於CTOD試驗的厚板焊接結構疲勞強度評估方法研究》是依託武漢理工大學，由樂京霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於CTOD試驗的厚板焊接結構疲勞強度評估方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：樂京霞
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
厚鋼板在海洋平台、船舶、橋樑等大型鋼結構物中的使用日益廣泛。但由於可焊性和焊接工藝的限制，厚板焊接結構中易產生焊接殘餘應力甚至焊接缺陷，其關鍵部位的疲勞問題也逐漸受到關注。而現階段專門針對厚板焊接結構提出的疲勞強度評估方法還比較少見。.本項目將考慮厚板焊接接頭特有的Z向性能、應力集中、裂紋敏感性等因素，採用基於疲勞裂紋擴展的斷裂力學方法，對厚板焊接結構進行疲勞強度評估。項目擬定對厚板焊接接頭進行CTOD試驗，並以表征材料斷裂韌度的指標CTOD值作為斷裂判據，將板厚效應引入到疲勞強度評估方法中。同時，本項目還將對厚板焊接接頭CTOD試驗及接頭處疲勞裂紋擴展過程進行可視化數值仿真，實現CTOD試驗與厚板焊接結構的疲勞強度評估之間的對接。
結題摘要
隨著近代工業的發展及科學技術的進步，大厚鋼板在大型的鋼結構物（如：海洋平台、船舶、橋樑等）中的使用日益廣泛。對於大型厚鋼板焊接結構，可焊性和焊接工藝的限制使其綜合力學性能難以保證；鋼材厚度的增加使得裂紋區域容易產生三向拉應力而導致脆性斷裂。本文圍繞厚鋼板焊接結構的斷裂準則及疲勞評估問題展開研究，具有重要理論價值和工程現實意義。 本文首先基於裂紋開口張開位移現場測量方法開展了裂紋深度預報方法研究；然後對厚鋼板焊接接頭斷裂韌性的實驗評估方法進行了研究；同時還進行厚鋼板斷裂參數及疲勞裂紋擴展速率的實驗測量與數值仿真方法研究；最後對船舶與海洋工程結構物典型焊接節點開展了疲勞強度評估與疲勞壽命預報方法研究。本文的主要研究結論如下： （1）在外載荷作用下表面裂紋開口的張口位移與裂紋的深度具有近似比例關係，並可用於預報二維裂紋的深度以及三維裂紋的形狀和最大深度； （2）高強度鋼Q370qE和Q420qE的CTOD特徵值在1.1 mm以內且隨溫度下降而減小，當鋼板厚度超過50mm時，母材試樣韌度在常溫下劣化嚴重，是厚板焊接結構最薄弱的部位； （3）厚度對裂紋擴展速率的影響隨著應力比的增加而降低，應力比和厚度對裂紋擴展速率曲線的影響顯示為裂紋擴展速率曲線的左右平移； （4）軸向荷載下KK型管節點熱點應力的分布對於弦管的直徑最為敏感，現行規範對於空間管節點向平面管節點簡化的建議值得商榷； （5）在雙軸疲勞載荷相位相同時，雙軸載荷之間存在相互作用，對船底縱骨疲勞性能的影響不能忽略； （6）舟橋橋跨接頭的斷裂疲勞分析結果表明：裂紋萌生壽命所占的整個壽命期的比例隨著焊接接頭的部位的不同而有所變化。
