含随机腐蚀坑的海洋平台钢弯曲极限强度研究

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海洋平台往往承受极为恶劣的海洋环境,其中腐蚀是影响其结构安全性的一个重要因素,而海洋结构的纵向强度是保证其结构安全性的最基本和最重要的强度。另一方面,随着计算机技术的发展,弹塑性大变形的非线性有限元法开始应用于船舶、海洋平台的极限强度分析。考虑到海洋平台钢结构中腐蚀的随机性,随机有限元法(蒙特·卡罗方法与有限元法结合)成为研究海洋平台最大极限载荷的一种有效方法。本文依托981海洋平台工程项目,以武钢生产的WDH370钢为研究对象,分析了腐蚀对钢结构弯曲极限强度的影响。本论文具体研究工作如下:1、利用MATLAB编程,建立含随机腐蚀坑钢板的模型,自动生成腐蚀坑、自动划分网格。在ABAQUS环境下,定制了WDH370的双线性弹塑性应力应变曲线,开启了ABAQUS弹塑性和大变形计算选项。2、利用PYTHON语言,实现了ABAQUS计算结果的自动导入到指定EXCEL电子表格。最终实现以MATLAB主程序全自动完成弹塑性弯曲的计算。一次命令执行即可完成了多次预定的蒙特卡罗有限元模型的自动计算。3、对不同腐蚀率、不同屈强比的随机腐蚀钢板进行计算,提取弯矩-转角曲线以及最大极限弯矩、极限转角等数据并进行统计分析,最终获得了腐蚀率以及屈强比与弯曲极限强度之间的定量统计关系。4、对不同腐蚀率下的WDH370钢试件进行了三点弯曲试验,得到了腐蚀率与剩余弯曲极限强度之间的定量关系。数值计算表明,本文采用的计算方法合理、有效而且具有较高的精度。本文计算了含随机腐蚀钢板的弯曲极限强度,得出大量的数值样本数据并对结果进行了数理统计,从而定量分析出钢板弯曲极限强度与钢板腐蚀率的关系,并获得了具有较高参考价值的数值仿真结果和统计规律,另外通过试验也验证了腐蚀率与弯曲极限强度变化的规律是符合预期的。
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