复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法
发布时间：2020-01-29 12:46
【摘要】：为了研究复杂应力场对焊接接头疲劳寿命的影响规律,针对不同倾角(θ=0°,15°,30°,45°)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头,进行了轴向拉伸疲劳试验和有限元数值模拟。采用线性外推法、二次外推法和1mm法来计算焊趾处的热点应力,通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸,得到了热点正应力和热点剪应力集中系数随倾角的变化规律。分别基于等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对焊接接头的疲劳寿命进行评估,并与试验结果进行对比。结果表明:当最小网格尺寸分别小于0.1t和0.03t时,外推法和1mm法可以忽略其对热点应力的影响;热点剪应力集中系数普遍大于热点正应力集中系数;随着焊缝倾角的增大,疲劳寿命越来越大,15°,30°和45°倾角的疲劳寿命试验结果分别是0°倾角的1.26,1.52和2.38倍;当焊缝倾角为30°和45°时,相互作用方程法和双参数临界面法预测的疲劳寿命误差较大且偏于危险,而等效应力法预测的疲劳寿命与试验值吻合较好且偏于安全,因此推荐采用线性外推法计算热点应力,用等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。
【图文】：
接头进行轴向拉伸疲劳试验，基于线性外推法、二次外推法和１ｍｍ法来计算焊趾处的热点应力，通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸，得到了热点正应力和热点剪应力集中系数，最后分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对不同倾角的十字形焊接接头进行疲劳寿命评估，并与试验结果进行对比，得到了复杂应力场下倾斜焊缝焊接接头相对精确的热点应力数值模拟方法和疲劳寿命预测方法。１十字形焊接接头疲劳试验从多轴疲劳的角度来阐述倾斜焊缝在轴向荷载下的疲劳问题，将倾斜焊缝进行分解，如图１所示。图１倾斜焊缝在轴向荷载下分解为正应力和剪应力［１４］Ｆｉｇ．１ＩｎｃｌｉｎｅｄＷｅｌｄｓＵｎｄｅｒＡｘｉａｌＬｏａｄｉｎｇＤｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇｉｎｔｏＮｏｒｍａｌＳｔｒｅｓｓａｎｄＳｈｅａｒＳｔｒｅｓｓ［１４］垂直于焊缝方向的名义正应力幅Δσｘ和平行于焊缝方向的名义剪应力幅Δτｘｙ的表达式如下Δσｘ＝Δσｎｏｍｃｏｓ２（θ）Δτｘｙ＝Δσｎｏｍｓｉｎ（θ）ｃｏｓ（θ）p蚿蘰危ǎ保梗钢泄费Пǎ玻埃保纺，
本文编号：2574375
【图文】：
接头进行轴向拉伸疲劳试验，基于线性外推法、二次外推法和１ｍｍ法来计算焊趾处的热点应力，通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸，得到了热点正应力和热点剪应力集中系数，最后分别采用等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对不同倾角的十字形焊接接头进行疲劳寿命评估，并与试验结果进行对比，得到了复杂应力场下倾斜焊缝焊接接头相对精确的热点应力数值模拟方法和疲劳寿命预测方法。１十字形焊接接头疲劳试验从多轴疲劳的角度来阐述倾斜焊缝在轴向荷载下的疲劳问题，将倾斜焊缝进行分解，如图１所示。图１倾斜焊缝在轴向荷载下分解为正应力和剪应力［１４］Ｆｉｇ．１ＩｎｃｌｉｎｅｄＷｅｌｄｓＵｎｄｅｒＡｘｉａｌＬｏａｄｉｎｇＤｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇｉｎｔｏＮｏｒｍａｌＳｔｒｅｓｓａｎｄＳｈｅａｒＳｔｒｅｓｓ［１４］垂直于焊缝方向的名义正应力幅Δσｘ和平行于焊缝方向的名义剪应力幅Δτｘｙ的表达式如下Δσｘ＝Δσｎｏｍｃｏｓ２（θ）Δτｘｙ＝Δσｎｏｍｓｉｎ（θ）ｃｏｓ（θ）p蚿蘰危ǎ保梗钢泄费Пǎ玻埃保纺，
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