基于SiPESC的焊缝疲劳分析模块开发

发布时间：2021-05-24 21:25

　　结构疲劳是指承受交替变化载荷的结构,随着时间的推移,在结构局部高应力区形成微小裂纹,微小裂纹逐渐扩展以至断裂的现象。疲劳破坏具有在时间上的突发性,在位置上的局部性等特点,所以疲劳破坏常常在没有任何可见迹象的情况下发生,且易于造成事故。焊接结构是一种经济高效的结构连接方法,循环载荷作用下的焊接压力容器构件尤其容易受到疲劳损伤。通常,焊缝处承受静载荷的能力并不低于母材,但由于焊缝处存在应力集中、焊接缺陷、残余应力等影响,其承受动载荷的能力却远低于母材,是焊接结构的疲劳薄弱环节,也是目前疲劳分析中的一大难点。结构应力法相比较于传统的焊接结构疲劳评估方法,具有SN曲线离散性小,网格不敏感等特点,已被纳入ASME标准。本文运用结构应力法在SiPESC平台开发了焊接结构疲劳分析模块,并对程序的正确性进行了算例验证。本文首先对包括SN曲线,时间序列载荷谱,雨流计数法,疲劳损伤累积等在内的结构疲劳的基本理论进行了介绍。在此基础上,着重介绍了结构疲劳中的一种特殊结构-焊接结构,焊缝处由于应力分布复杂,影响因素多的特点,是疲劳评估中的一大难题。本文选取了几种焊接疲劳评估方法中最具优势的结构应力法,并对其基... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究综述
    1.3 本文的主要工作
2 结构疲劳理论简介
    2.1 疲劳基本理论介绍
        2.1.1 金属疲劳的失效机理
        2.1.2 S-N曲线及其涵义
        2.1.3 时间序列载荷谱与雨流计数法
        2.1.4 Miner疲劳损伤累积基本原理
    2.2 焊接结构疲劳理论介绍
        2.2.1 焊接接头的基本术语
        2.2.2 焊缝疲劳失效机理及破坏模式
        2.2.3 焊接疲劳的几种主要分析方法
        2.2.4 结构应力法发展历程及其优势
    2.3 结构应力的定义
        2.3.1 焊缝处应力的分解
        2.3.2 结构应力的适用性及合理性解释
    2.4 结构应力列式
    2.5 等效结构应力及主S-N曲线计算公式
        2.5.1 结构应力的K值计算及裂纹分阶段扩展模型
        2.5.2 等效结构应力的计算方式
        2.5.3 ASME结构应力法与Battle/fesafe结构应力法的探讨
    2.6 本章小结
3 通用疲劳分析在Si PESC平台的实现
    3.1 Si PESC平台及部分程序设计思想介绍
    3.2 疲劳分析总体流程及程序类图
    3.3 疲劳分析各模块内容及其实现方式
        3.3.1 疲劳分析数据的格式及程序类图
        3.3.2 多通道载荷谱格式及定义与雨流计数法的实现
        3.3.3 材料S-N曲线库及平均应力修正
        3.3.4 疲劳寿命计算及结果输出
    3.4 本章小结
4 结构应力法焊接疲劳分析在Si PESC平台的实现
    4.1 结构应力法计算流程及程序类图
    4.2 焊缝定义信息的格式及焊线单元节点排序
        4.2.1 焊缝信息的定义格式
        4.2.2 焊线单元节点排序
    4.3 焊缝截面处焊缝局部坐标系内力计算
        4.3.1 单元节点力的计算与合成
        4.3.2 焊缝局部坐标系转换
        4.3.3 实体和壳单元焊缝截面处的局部等效内力计算
    4.4 结构应力与等效结构应力的计算
    4.5 疲劳寿命的计算
    4.6 所实现程序与fesafe-verity模块分析功能对比
    4.7 本章小结
5 算例对比验证及应用
    5.1 网格不敏感性算例验证
    5.2 L型角焊缝六面体网格算例
    5.3 T型管板闭合焊缝六面体网格算例
    5.4 盖板搭接角焊缝四边形网格算例
    5.5 某钢桥塔形式工程斜拉桥钢锚箱焊缝算例
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于SiPESC的焊缝疲劳分析模块开发[J]. 赵鹏强,李云鹏,刘鹏亮,陈玉震.  地震工程与工程振动. 2019(06)
[2]镍基合金压力容器环形焊缝残余应力数值模拟与失效应力分析[J]. 吕刘帅,张小春,苏博,黎超文,王纳秀.  核技术. 2019(07)
[3]浅谈简单工厂模式在分层架构中的应用[J]. 黄堂森.  数码世界. 2019(01)
[4]基于热点应力法的焊接结构疲劳评估[J]. 王文静,白锦仪,刘伟.  北京交通大学学报. 2017(06)
[5]焊接结构抗疲劳设计理论与方法[J]. 兆文忠,李向伟,董平沙.  焊接技术. 2017(08)
[6]轨道车辆焊接结构抗疲劳设计过程中的认识误区[J]. 兆文忠,李季涛,方吉.  大连交通大学学报. 2016(05)
[7]ASME Ⅷ-2中结构应力计算方法的由来[J]. 沈鋆.  石油化工设备. 2014(01)
[8]SiPESC.FEMS的单元计算模块设计模式[J]. 张盛,杨东生,尹进,李云鹏,陈飙松,张洪武.  计算机辅助工程. 2011(03)
[9]基于结构应力法的焊接结构优化设计[J]. 王剑,兆文忠.  大连海事大学学报. 2011(02)
[10]雨流计数法及其在程序中的具体实现[J]. 董乐义,罗俊,程礼.  航空计测技术. 2004(03)

博士论文
[1]高速货车转向架焊接部件疲劳强度研究[D]. 周张义.西南交通大学 2009

硕士论文
[1]基于结构应力的高速列车铝合金焊接车体疲劳寿命预测方法研究[D]. 向鹏霖.西南交通大学 2017
[2]基于Eclipse的可视化界面设计器的设计与实现[D]. 褚晓伟.北京交通大学 2015



本文编号：3204888