极限强度评估是船舶与海洋结构物设计过程中的重要环节。焊接技术由于其优点众多而被广泛应用于船舶与海洋结构物的制造过程,由此形成的焊接残余应力与变形会对结构物的极限强度产生重要影响。本文采用热弹塑性有限元法,对半潜式海洋平台横撑结构的焊接残余应力及变形进行模拟,并在此基础上采用Riks法计算了存在焊接初始缺陷的横撑结构纵向压缩极限强度,分析对比了焊接顺序对横撑结构焊接初始缺陷及其极限强度的影响,以及有无焊接初始缺陷和横向载荷对横撑结构极限强度的影响。主要工作如下:(1)对国内外焊接初始缺陷数值模拟、船体结构极限强度及海洋平台结构极限强度的研究现况进行总结。介绍顺序耦合热弹塑性有限元方法的基本原理及Shell/solid模型的原理,并对非线性有限元极限强度计算方法——Riks法进行阐释。(2)选取海洋平台横撑的三段典型结构为研究对象,综合运用分段移动热源、温度场映射技术、Shell/solid模型建模等技术,研究了不同焊接顺序对横撑结构残余应力与变形的影响。计算结果表明,先焊接环向筋比先焊纵向筋所产生的焊接变形与残余应力均较小。(3)采用Riks法计算了有无焊接初始缺陷及不同焊接顺序下横撑结构的纵向压缩极限强度,分析了焊接初始缺陷及焊接顺序对横撑结构极限强度的影响。计算结果表明焊接初始缺陷使得横撑结构更易发生局部屈曲,而焊接顺序对横撑结构的极限强度影响较小。(4)结合海洋平台实际工作状态,计算了不同水深下横撑结构的极限强度。计算结果显示,横撑结构的极限强度随着水深的增加而增加。