《海洋環境下結構焊接點多軸疲勞損傷演化機理及演化律》是依託中國海洋大學，由劉貴傑擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：海洋環境下結構焊接點多軸疲勞損傷演化機理及演化律
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉貴傑
- 依託單位：中國海洋大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
相比隨機風載為主要成分的陸上環境，海洋環境包含多種隨機載荷，其中的焊接結構呈多軸疲勞特性，損傷會在不同方向、不同平面內形成，疲勞損傷演化機理更加複雜，仍未形成統一理論。首次將功率流理論和隨機函式空間展開理論引入結構焊接點的多軸疲勞損傷演化機理研究，利用回響機率密度函式描述海洋環境載荷功率流瞬態演化過程，提出焊接點功率流衰減形成能量匯聚致使晶格界面原子動能增加逃逸造成不可湮滅原子空穴的疲勞損傷演化機理，通過功率流和能量匯聚模型將海洋環境載荷與材料內部微觀組織變化聯繫起來，從而建立具有明確物理概念和理論依據的疲勞損傷演化律；並採用數值計算、多軸疲勞實驗和基於多感測器信息融合的檢測技術，通過分析結構焊接點的溫度場、應力場、功率流衰減率和裂紋微觀組織等的變化規律，驗證學術構思，修正理論模型，最終形成海洋環境下結構多軸疲勞損傷理論的雛形，為海洋裝備和結構的選型、動力最佳化設計、損傷評估奠定理論基礎。
結題摘要
疲勞損傷是海洋結構物失效的主要形式，焊接管節點是海洋結構物的薄弱環節，焊接缺陷會導致疲勞裂紋萌生、擴展，最終造成海洋結構物坍塌災難。由於海洋環境的複雜性、載荷的隨機性和多向性，海洋結構物損傷呈現多軸疲勞現象，至今沒有形成海洋結構物疲勞損傷的系統理論體系。本項目圍繞海洋結構物疲勞失效問題，從裂紋萌生和擴展的微觀機理、缺陷焊接管節點處能量傳遞的功率流特徵、海洋環境載荷激勵下裂紋萌生與擴展過程中伴隨的多種信息特徵三個層面，採用微觀和巨觀相結合，理論研究、仿真分析和試驗相結合的方法，開展了系統深入的研究，揭示了環境載荷激勵下缺焊接陷處能量流分布與傳播規律、疲勞裂紋萌生與演化的微觀機制，構建了焊接缺陷點處的功率流能量累積模型及其內部原子逃逸動能方程，提出了模擬海洋環境載荷的多軸疲勞實驗方法，研製了可模擬海洋環境載荷的多軸疲勞實驗裝置，為驗證材料疲勞裂紋萌生和擴展過程中的能量模型，基於紅外線熱像儀、應力應變儀、加速度感測器和聲發射感測器，研製了材料疲勞綜合實驗裝置，給出了基於多感測器信息融合的疲勞裂紋萌生與擴展線上監測方法，取得了一系列有特色的創新性成果。研究成果進一步豐富了疲勞損傷理論，為工程套用奠定了理論基礎。
