焊趾處裂紋擴(kuò)展預(yù)報(bào).pdf

1、焊接接頭的主要失效形式為焊趾處的疲勞斷裂。焊接接頭的強(qiáng)度對整個(gè)工程構(gòu)件的整體強(qiáng)度與疲勞壽命將產(chǎn)生重要影響。因此,對焊接接頭焊趾處的裂紋疲勞擴(kuò)展預(yù)報(bào),對整個(gè)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和使用的安全性有極其重大的意義。焊接接頭疲勞壽命的預(yù)報(bào)有名義應(yīng)力法,局部應(yīng)力應(yīng)變法,基于斷裂力學(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展法和基于損傷力學(xué)的疲勞壽命預(yù)報(bào)法?；跀嗔蚜W(xué)的疲勞裂紋擴(kuò)展法(F atigue Crack Propagation Method),可以較好的解釋疲勞試驗(yàn)

2、中的各種物理現(xiàn)象,并能有效地考慮裂紋初始缺陷、載荷應(yīng)力比、殘余應(yīng)力、隨機(jī)載荷的頻率與加載次序等各種參數(shù)對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響,能夠?qū)ζ跀U(kuò)展的初始狀態(tài)與最終狀態(tài)進(jìn)行有效的模擬,因而基于斷裂力學(xué)的裂紋擴(kuò)展法具有很高的工程實(shí)用意義。
　　采用基于斷裂力學(xué)的F CP法對工程構(gòu)件進(jìn)行疲勞擴(kuò)展預(yù)報(bào)時(shí),如何有效計(jì)算處于殘余應(yīng)力場中的應(yīng)力強(qiáng)度因子(SIF)是一個(gè)重要的工作,現(xiàn)有的規(guī)范手冊給出了簡單幾何構(gòu)件在拉壓、彎曲作用下的經(jīng)驗(yàn)公式,但是焊趾處于

3、殘余應(yīng)力場中裂紋S IF的計(jì)算依舊是一個(gè)難題?；诖?本文將基于斷裂力學(xué)的F CP法,開發(fā)新的權(quán)函數(shù)對焊趾處于殘余應(yīng)力場中的S IF進(jìn)行計(jì)算,對處于復(fù)雜載荷下焊接接頭的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了研究,本文的主要工作如下:
　　(1)對焊接接頭的疲勞強(qiáng)度研究進(jìn)行了總結(jié)和回顧,通過分析,明確了焊接接頭疲勞壽命預(yù)報(bào)的發(fā)展趨勢和存在的不足。
　　(2)回顧了利用權(quán)函數(shù)法計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子的過程和方法,總結(jié)了有限平板邊界穿透裂紋和中心穿透裂紋的權(quán)函

4、數(shù);二維平板半橢圓表面裂紋的權(quán)函數(shù);二維平板四分之一橢圓角裂紋的權(quán)函數(shù);二維圓柱殼內(nèi)表面半橢圓裂紋的權(quán)函數(shù)。
　　(3)對平板對接焊,T型頭焊接,球殼對接焊進(jìn)行了焊接數(shù)值模擬,獲得了典型接頭焊接后的殘余應(yīng)力分布,為求解殘余應(yīng)力場中的SIF做好鋪墊。
　　(4)開發(fā)了針對于T型接頭焊趾處半橢圓表面裂紋最深點(diǎn)和表面點(diǎn)的權(quán)函數(shù)。新權(quán)函數(shù)的準(zhǔn)確性,用高次分布的應(yīng)力進(jìn)行了有效性驗(yàn)證?；谛碌臋?quán)函數(shù),對T型接頭焊趾處半橢圓表面裂紋的殘余