基于热点应力法的焊接结构疲劳评估

针对传统名义应力整体法在焊接板结构疲劳分析应用中的实际困难,介绍和分析了应用于海洋结构工程领域的基于表面外推的热点应力法.通过对焊接样件在不同应力水平下的疲劳试验,获取了焊接样件在97.7%可靠度下的疲劳寿命.采用热点应力法计算样件焊趾处热点应力值,提出考虑主板厚度效应的修正S-N曲线,并预测了样件的疲劳寿命.结果表明:板厚修正后的热点应力S-N曲线应用于薄板焊接结构疲劳寿命评估具有更高的精度和可靠性.以轨道车辆用焊接天线梁为例,采用该方法分析了焊缝处的热点应力,其最大应力发生位置与线路运用中出现裂纹位置相吻合,其计算寿命为7.1×10~5次,与实际运营结果基本一致.为平板焊接接头的抗疲劳设计提供参考.     

基于结构应力法的钢管混凝土焊接接头疲劳评估

裂纹尖端应力的奇异性导致传统疲劳评估法和部分标准对焊接结构疲劳寿命预测精度不够,影响工程结构可靠性。裂纹扩展是焊趾或焊根所在截面外载荷驱动造成的,基于焊缝处力平衡关系提出结构应力法。该方法将单元节点力转换成线力,并综合考虑不同焊接接头类型、板材厚度和加载模式。运用断裂力学理论将微小复杂裂纹扩展至疲劳失效全过程统一起来,以等效结构应力幅值推导出主S-N_d曲线疲劳评估表达式。采用不同单元仿真试件证明了结构应力法具有网格不敏感力学特征,与试验数据对比,焊缝的薄弱位置和实际疲劳裂纹一致,验证了结构应力法具有较高的疲劳预测精度。钢管混凝土焊接结构验证了结构应力法在疲劳寿命评估时具有有效性和可靠性。     

基于结构应力法的焊接结构优化设计

基于结构应力法,综合考虑焊接结构焊缝疲劳寿命和结构变形为约束条件,构建多学科优化设计模型.算例显示,利用本文构建的优化模型,在满足寿命约束和变形约束条件下,可以实现多学科约束焊接结构的优化设计.     

基于缺口应力法的焊接接头多轴疲劳分析

鉴于当前焊接接头疲劳评估曲线只适用于单轴加载情况,基于缺口应力法对焊接接头进行了多轴疲劳分析。通过联合焊接接头的多轴疲劳试验名义应力数据和有限元法所计算的缺口应力集中系数,获得了5种焊接接头的各向缺口应力;根据Von Mises、IIW和EESH 3种多轴疲劳准则计算出等效缺口应力并将其统一在同一坐标系统下;最后采用最小二乘法拟合出适用于多轴疲劳评估的缺口寿命曲线。与IIW标准推荐的单轴曲线相比,这些多轴缺口疲劳曲线具有更低的倾斜度和更高的疲劳等级,即多轴加载时明显降低了10~3~10~6次中周范围内的疲劳强度值,而对10~6~10~7次高周疲劳范围的影响则相对有限。     

基于热点应力幅法预测焊接圆管节点的疲劳破坏

焊接圆管节点在焊缝处存在很大的应力集中现象,会严重影响到管节点的疲劳寿命。热点应力是沿着焊缝周围处的应力,它对管节点的疲劳寿命起着决定性作用。本文介绍了采用热点应力幅法分析焊接圆管节点的疲劳寿命的方法,为工程设计人员提供参考。     

钢桥面板焊接部位的疲劳应力分析方法

对常用的传统疲劳应力分析方法的控制参量和计算方式进行对比,分析了各方法的适用范围及传统疲劳方法与断裂力学法的差异.根据名义应力试验实测应力值,修正了有限元模型精度,进行了钢桥面板焊接部位疲劳热点应力分析,结果表明热点应力可通过名义应力乘以放大系数获得.钢桥面板与竖向加劲肋角焊缝连接且厚度均为12 mm时,该构造细节的热点应力强度可采用Eurocode 3规范疲劳强度FAT100曲线.     

低碳钢结构焊接应力剖析

焊接应力在T形结构焊接中严重影响H型钢的质量,会导致在钢结构产生焊接应力,在一定条件下还会严重影响焊件的强度、刚度、受压时的稳定性、加工精度和尺寸稳定性等,是产生变形和裂纹等工艺缺陷的主要原因。     

机械零件随机疲劳的等效寿命蒙特卡洛法

机械零件在随机载荷作用下产生疲劳失效。本文建立随机疲劳失效的多维概率模型。论述推导机械零件疲劳失效分布的随机模拟公式。用等效寿命蒙特卡洛法在计算机上进行模拟统计和可靠性分析 ,加快收敛速度 ,提高实验精度。并结合实例 ,计算出轴类零件随机疲劳极限应力的可靠度 ,证明了此方法是可行的。     

脉冲磁处理法降低工程结构的焊接残余应力

尝试将脉冲磁处理方法应用到常用工程管板连接结构的降低残余应力处理中。首先采用数值模拟与试验测试相结合的方法确定结构上残余应力数值较大的“危险”区域,设计脉冲磁处理的磁化回路,采用数值模拟的方法模拟磁化过程中结构内部的磁场分布,然后选定适当的磁处理工艺对“危险”区域进行降低残余应力处理。磁处理后的测试结果表明脉冲磁处理可降低管板结构焊缝附近区域的残余应力值,残余应力状态得到明显改善。由此预计,磁处理方法可在类似的重要工程结构件上获得成功应用。     

焊接结构系统的疲劳可靠性分析

针对工程中常见的焊接结构,建立了一套完整的系统疲劳可靠性评价方法,包括主要失效模式识别,综合失效概率计算.提出了实现结构失效状态转移的间隙元法,在失效的节点间建立间隙元,用接触有限元模拟焊缝开裂面的受力状态,判断起裂源数量和开裂方向.考虑结构的疲劳损伤累积,运用全局疲劳寿命分枝约界法进行结构失效路径搜寻,用点估计法和区间估计法计算结构系统的失效概率.对100 t-22 m龙门起重机主梁焊接结构进行了分析,找出8条主要失效裂纹,并计算了系统的失效概率.     

焊接结构疲劳损伤的实时监测

采用声发射技术监测了焊接梁疲劳试验的过程，准确地监测到了焊缝和应力集中部位处的裂纹萌生及扩展．根据累积声发射振铃计数与时间的关系曲线定义了焊接梁损伤的三个阶段，并在此基础上提出了描述材料疲劳累积损伤的模型．     

船体结构疲劳寿命的评估

船舶事故分析表明，疲劳破坏是其结构破坏的主要形式。由于船体中节点的多样性以及节点荷载的复杂性，使得船体结构的疲劳校核计算也相当复杂，所以工程中提出了一些简化方法。介绍了船体结构疲劳强度校核的基本原理，疲劳载荷和疲劳累积损伤计算方法；编写了船体结构疲劳强度校核程序，并用其评估了大型油轮(VLCC)在典型节点处的疲劳寿命。     

采用等效载荷的装甲车辆扭力轴疲劳可靠性评估

为了评估扭力轴在随机载荷作用下的动态疲劳可靠性,提出了一种基于疲劳可靠性异量纲干涉模型的扭力轴动态疲劳可靠性评估方法。将实测扭力轴载荷频次谱进行分布拟合,生成随机载荷历程,利用雨流计数法获得载荷幅值、均值和循环次数,经平均应力修正后统计极值载荷分布,构建等效输入应力谱,避免了多次载荷等效的统计分析;基于材料P-S-N曲线,应用样本集聚原理建立疲劳寿命概率分布连续模型,实现变幅应力疲劳寿命的连续表达。对某扭力轴疲劳可靠度的分析结果表明:在寿命为15×104 km时,计算的扭力轴疲劳可靠度与文献方法计算结果相对误差小于2%,扭力轴疲劳可靠度的50次和10 000次仿真结果的变异系数均小于1%。     

固态焊接中的等效压缩变形及应力应变分析

对固态压接升温、保温过程中存在的等效压缩变形现象及其产生进行了阐述，并在试验基础上对伴随等效压缩变形的应力应变进行了分析。结果表明：等效塑性压缩变形是焊件在升温、保温过程中受约束压力作用不能胀大而产生的塑性变形的累积，它提供了形成固态焊接接头所必需的塑性变形。等效压缩变形使焊件在被约束方向上的尺寸保持恒定，而约束压力则在焊件由表及里温升的差异、屈服极限随温度变化的不均匀性以及应力松弛的综合作用下发生增大、持平、快速减小直至缓慢减小的变化。     

反向叠加应力法无损检测焊接残余应力

评述了焊接残余力检测常用方法的原理，适用范围和优缺点。利用结构钢中存在着一定程度的拉压异性，探索焊接残余应力无损测试的新方法。即利用碳素结构钢的拉伸，压缩弹性模量或拉，压状态下的泊松比存在大约3％的差值，进行了用反向叠加应力法无损检测焊接残余应力的研究，并将实验所得到的焊接残余应力值与盲孔法所得值进行比较。结果表明：建立在碳素结构钢拉压异性基础上的反向叠加应力无损检测法，在一定的条件下可用于测定焊接残余应力，具有简便，有效，精度高的特点。     

高速列车底板铆钉结构的分区应力解算与气动疲劳评估

高速列车运行产生强交变气动载荷,会导致列车铆钉、螺栓等连接结构件疲劳失效,该文针对高速列车底板铆钉结构的气动疲劳问题,提出底板/铆钉/骨架梁耦合分区气动加载的应力有限元解算模型;采用双向同步导压的差压测量方法,获得了武汉-广州交路的底板结构气动载荷谱,采用雨流计数与累积损伤准则对铆钉结构进行疲劳损伤评估.结果显示,当高...     

近海结构焊接接头的疲劳安全性评定

采用线性累积损伤法则与线弹性断裂力学研究途径对近海结构管状焊接接头疲劳失效概率进行了分析与计算。还得到对应于不同安全性指标下的最大允许用应力。