基于场强法的焊接接头疲劳寿命影响因素研究

论文摘要

本文以焊接接头为研究对象,应用场强法研究了接头疲劳寿命的影响因素,主要围绕接头局部参量、载荷形式和厚度效应的影响规律进行展开分析,提出了考虑应力梯度效应的热点应力方法。这种方法与传统的热点应力法相比,它不仅可以考虑载荷方式不同引起的应力梯度的影响,而且能考虑焊接接头厚度的影响。主要内容包括以下几个方面：系统而全面地阐述了场强法的原理和评定焊接接头的基本流程。结合已有的试验数据,应用Ansys提供的APDL语言程序,确定了A3退火钢的损伤场场径。为焊接接头的疲劳分析奠定了基础。结合应力场强法和有限元方法,对焊接接头的影响因素进行研究。在分析大量结果的基础上,得到了估算焊接接头疲劳切口系数的经验公式,并在指定范围内具有良好的精度。基于场强法理论得到的疲劳切口系数,有效的预测了焊接接头在承受拉伸载荷和弯曲载荷时的疲劳强度差异。考虑厚度效应的影响,给出了估算焊接接头厚度效应的经验公式。基于场强法得到的经验公式,提出引入应力梯度效应的热点应力法来估算复杂焊接构件的疲劳寿命,计算结果表明,使用此方法能一定程度减少S-N曲线疲劳数据的分散性,以及其对载荷形式和接头类型的依赖性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 焊接结构疲劳强度的主要影响因素
• 1.3 焊接接头疲劳评定方法介绍
• 1.3.1 名义应力法
• 1.3.2 热点应力法
• 1.3.3 断裂力学法
• 1.3.4 局部法
• 1.4 焊接接头疲劳评定国内外研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 2 焊接接头疲劳评定的应力场强法研究
• 2.1 应力场强法的提出
• 2.2 场强法的理论与计算
• 2.2.1 场强法的基本思想
• 2.2.2 场强法的优点
• 2.2.3 场强法的评估步骤
• 2.3 材料场径的确定
• 2.4 本章小结
• 3. 场强法评定焊接接头的疲劳强度影响因素研究
• 3.1 前言
• 3.2 焊接构件疲劳切口系数的应力场强法描述
• 3.3 焊接接头模型参数简介
• 3.4 疲劳切口系数的影响因素初步研究
• 3.4.1 疲劳切口系数的计算结果
• 3.4.2 疲劳切口系数的结果分析
• 3.4.3 疲劳切口系数经验公式的拟合
• 3.5 主板加载方式对疲劳切口系数的影响
• 3.5.1 板厚t对k的影响
• 3.5.2 焊趾倾角θ对k的影响
• 3.5.3 过渡圆弧半径r对k的影响
• 3.5.4 k的公式拟合
• 3.6 焊接接头疲劳强度板厚效应分析
• 3.6.1 厚度效应指数n的定义
• 3.6.2 焊趾倾角θ对厚度效应指数n的影响
• 3.6.3 过渡圆弧半径r对厚度效应指数n的影响
• 3.6.4 厚度效应指数n的公式拟合
• 3.7 本章小结
• 4. 考虑应力梯度效应的热点应力法疲劳评定
• 4.1 前言
• 4.2 传统的热点应力评定方法
• 4.2.1 热点应力的组成
• 4.2.2 热点应力的外推原理
• 4.3 考虑应力梯度效应的热点应力评定方法
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 求应力场强的APDL程序
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢