考虑大挠度影响的近海平台管状接头的弹塑性有限元分析

管状接头的高度应力集中引起交贯线处的弹塑性变形。目前基于小挠度假设的弹塑性有限元分析与实验相比、未能反映出管接头热点处的真实应变。本文采用更为准确的、基于修正塑性节点法的几何及物理非线性有限元方法。在该方法中单元内部的塑性应变场通过引入附加塑性参数场λ来表示。该λ场由塑性流动定律与节点力和节点塑性位移建立联系。然后同塑性节点法一样假设塑性流动定律在节点处满足。通过变分原理导出新的弹塑性有限元公式、提高了单元刚度矩阵的计算效率,并且在每一时间步结束后不需要再检查应力场是否与塑性屈服条件协调。二种型式的管接头的研究结果显示本文的结果比小挠度分析的结果要精确,更符合实验资料,同时也表明了弦管壁的局部凹陷是削弱管接头承载能力的主要原因。本文方法简单、准确及计算效率高,适宜在工程实际中使用。