随着“建设海洋强国”目标的提出，我国海洋资源开发已进入产业化、规模化发展的关键时期。海洋工程结构服役期内的安全性是海洋资源开发的基本保障之一。海洋工程结构绝大部分由钢管构件焊接而成，钢管构件连接部位为管节点。基础结构承受的海洋环境荷载均为循环荷载，除了强度、稳定性设计，还必须进行疲劳评估。疲劳破坏表现为十分危险的突然断裂，由于影响因素众多、不确定性显著，疲劳破坏成为海洋工程结构设计和评价的重点和难点问题。
国内外曾发生过多起海洋工程事故。我国 1973 年引进的渤海二号石油钻井平台于 1979 年 11 月因桩腿相继断裂而倒塌。1980 年 3 月，挪威亚历山大·基兰号钻井平台被 9 级大风吹倒，但该平台设计标准可防御 13 级台风。2016 年 12月，阿塞拜疆国家石油公司一个位于里海的石油钻井平台因大风发生部分倒塌。虽然倒塌的直接诱因是极端风、浪、流、冰等海洋环境荷载，但构件在长期循环荷载作用下产生的疲劳损伤，削弱了结构承载力，使结构不能抵抗原来设计的极端荷载，这也是引发倒塌的重要原因。
目前主流的疲劳评估方法是基于热点应力的 S-N 曲线法。因此，管节点的热点应力是疲劳评估中的重要参数。对于固定式海上风机基础结构，其中三桩基础结构关键管节点为三平面 Y 型管节点，该节点为空间管节点，且在服役期内承受多种疲劳荷载（如风、浪、流等），因此其热点应力往往受多平面相互作用和反应耦合作用影响。在各国现行规范中，尚未对三平面 Y 型管节点热点应力计算方法系统介绍，也无适用的应力集中系数和热点应力计算公式。
有鉴于此，作者将多年研究成果整理成书。全书共 8 章，第 1 章阐述管节点研究基础及热点应力计算方法，总结国内外相关研究成果；第 2 章介绍针对空间管节点开发的复杂荷载加载试验系统、相关试验方法和试验结果；第 3 章从数学模型、仿真平台、有限元模型等方面介绍管节点数值仿真方法的建立及验证；第4 章阐述荷载相互作用和多平面相互作用，给出复杂荷载作用下空间管节点的热点应力计算公式；第 5 章和第 6 章分别介绍三平面 Y 型管节点应力集中系数（SCF）及相互作用因子（MIF）的极值公式和分布公式；第 7 章介绍基于人工神经网络预测三平面 Y 型管节点在基本荷载作用下 SCF 和 MIF 沿焊缝分布的方法；第 8 章以一实际工程为例，阐述应用本书给出的公式计算焊接钢管节点热点应力的过程。值得说明的是，虽然本书以三平面 Y 型管节点为重点研究对象，但是本书介绍的研究方法可以应用于各种工程结构中的焊接钢管节点。
本书的研究成果得到了国家自然科学基金重点项目（51939002）、国家自然科学基金面上项目（52071301、51879040）的资助，在此表示衷心的感谢。
限于作者水平，书中难免存在不足，衷心希望读者批评指正。
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 王 滨
河海大学 鲍石榴
大连理工大学 李 昕
2022 年 10 月
本书详细阐述了焊接钢管节点物理模型试验方法，包括实现空间结构多平面同时加载的试验、试件设计思路及测点布置方案；详细介绍了焊接钢管节点数值仿真模拟方法，包括焊缝体的数学模型、含焊缝的管节点数值模型及数值方法验证；重点给出了多平面管节点热点应力的计算方法，包括多平面相互作用分析、SCF 和 MIF 极值公式及 SCF 和 MIF 分布公式；特别结合人工智能理念提出了基于人工神经网络的计算方法；最后以一实际工程应用为例，综合展示了运用本书介绍的各种方法解决实际问题的过程。
目录速览
前言
第1章 概述 11.1 管节点热点应力问题 11.2 管节点研究基础 31.3 热点应力计算方法 91.4 国内外研究现状 121.4.1 HSS研究方法 121.4.2 SCF极值研究 151.4.3 SCF分布研究 201.5 SCF公式汇总 21第2章 管节点物理模型试验方法 252.1 空间结构复杂荷载试验系统 252.2 试件设计及处理 262.3 测点布置与试验工况 322.3.1 测点布置 322.3.2 试验工况 362.4 试验结果分析 402.4.1 试验数据处理 402.4.2 SCF分布规律分析 442.4.3 SCF关键点值分析 512.4.4 试验值与规范对比 532.4.5 试验经验总结 56第3章 管节点数值仿真方法 583.1 焊缝体数学模型 583.2 含焊缝管节点数值模型 683.3 数值仿真方法验证 74第4章 多平面管节点热点应力计算方法 774.1 复杂荷载作用下的热点应力 774.2 多平面相互作用研究 874.3 空间管节点热点应力计算公式 91第5章 SCF和MIF极值计算方法 955.1 SCF和MIF极值规律概览 955.2 多维非线性拟合方法 955.3 基本荷载作用下极值公式 975.4 极值公式准确性评估 103第6章 SCF和MIF分布计算方法 1116.1 分布响应规律概览 1116.2 确定分布公式形式 1116.3 基本荷载作用下分布公式 1126.4 分布公式说明 1186.5 分布公式准确性评估 120第7章 基于人工神经网络的计算方法 1277.1 人工神经网络方法 1277.2 人工神经网络原理 1287.3 人工神经网络设计 1307.4 人工神经网络计算效果评估 134第8章 实际工程应用示例 1388.1 引言 1388.2 工程概况 1398.3 热点应力计算 1458.4 计算方法评价 148参考文献 150附录A AWS规范中焊接坡口图 162附录B 有限元与试验应变对比图 164附录C SCF和MIF分布公式系数 169附录D 神经网络模型权重值 180
（本期编辑：王芳）
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