環(huán)焊接頭疲勞壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、現(xiàn)代焊接工藝的發(fā)展極大推動了不銹鋼車體在城市軌道車輛中的應(yīng)用，新型的焊接連接方式如環(huán)焊、塞焊、角焊等在車體的制造中得到了充分使用。軌道車輛在運(yùn)行過程中承受多種交變載荷作用，焊接接頭是整個車體中極易發(fā)生疲勞破壞的部位，準(zhǔn)確評估接頭的疲勞壽命是保證列車安全服役的前提。傳統(tǒng)的名義應(yīng)力法受接頭類型和載荷形式的限制，并不適用于新型焊接接頭的疲勞評估，而開展疲勞試驗又耗時耗力。
　　針對這一工程問題，本文在環(huán)焊接頭的疲勞壽命分析中引入兩種較先

2、進(jìn)的疲勞分析方法，即主S-N曲線法和裂紋擴(kuò)展分析方法。首先計算了接頭的不同的失效模式下對應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，采用相應(yīng)的疲勞設(shè)計主S-N曲線求解了接頭的疲勞壽命，并將壽命預(yù)測結(jié)果同疲勞試驗結(jié)果進(jìn)行了對比;然后應(yīng)用斷裂力學(xué)理論進(jìn)行接頭疲勞裂紋擴(kuò)展分析，并基于Paris公式給出了一種簡化的裂紋擴(kuò)展壽命計算方法。
　　研究表明，對于在焊趾和焊根部位均發(fā)生疲勞破壞的環(huán)焊接頭，基于焊根失效進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力求解并選取主S-N曲線可以得到較好的壽命預(yù)測結(jié)果

3、;基于焊根失效進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力求解時，應(yīng)力結(jié)果對網(wǎng)格劃分質(zhì)量的要求較高，建議在熱點位置采用精細(xì)的網(wǎng)格;采用主S-N曲線法可以給出較為精確的壽命預(yù)測結(jié)果，但其應(yīng)力求解過程較為復(fù)雜，建議在安全性要求較高的結(jié)構(gòu)分析中使用;環(huán)焊接頭的裂紋擴(kuò)展分析表明，疲勞裂紋在擴(kuò)展過程中深寬比趨于穩(wěn)定，采用簡化的單自由度模型進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析不會引起太大誤差;相比主S-N曲線法，本文給出的簡化計算方法壽命預(yù)測精度較低，但計算過程相對簡單，可供設(shè)計人員進(jìn)行簡單的壽命估