Application of the local approach to the fatigue assessment for welded joints

The fatigue behavior of welded structures is currently determined by means of recommendations defined in terms of S-N curve corresponding to the detail classes of welded joints without taking account of the actual geometry of the weld. A new fatigue strength assessment method based on Dang Van multiaxial fatigue limit criterion was introduced, which is named the local approach and presented by Institut de Soudure recently. The local approach has advantages in taking welding residual stresses and the geometry of the weld toe and weld root into consideration. The application of the local approach to the fatigue strength assessment of low carbon steel Q235B welded joints was studied. The fatigue tests and finite element analysis results show that the local approach parameters recommended by Institut de Soudure were incorrectly for low carbon steel Q235B welded joints. With aluminum alloy welded joints being used widely, the parameters of the local approach used for aluminum alloy welded joints were obtained and verified on bases of the fatigue tests and finite element analysis.

飞机座舱有机玻璃结构疲劳寿命估算的局部应力法

基于飞机座舱有机玻璃为脆性材料的特性 ,提出估算飞机座舱有机玻璃结构件疲劳寿命的局部应力法。它以缺口件韧带上距离缺口根部 d处的局部应力为参数 ,对照光滑试验件的 S-N曲线 ,利用线性累积损伤理论 ,可以较好地预测结构件的疲劳寿命。对飞机座舱有机玻璃 YB3的三种结构件进行了疲劳试验和寿命分析 ,结果表明

不等厚板对接焊疲劳寿命结构形状影响分析

从焊接部位局部应力集中的角度分析了不等厚板在不同焊接形式下的疲劳寿命。利用有限元法求解了20种具有不同焊接对齐方式、焊趾角和厚板削薄段斜度的球形封头和简体对接焊结构在承受循环载荷作用下的局部应力，参照修正的Goodman理。论和JB4732——1995《钢制压力容器——分析设计标准》得到焊接结构的等效疲劳应力幅和疲劳寿命。结果表明，不等厚板对接焊时，对齐方式和焊趾角对焊缝区域的局部应力集中和结构的疲劳寿命有显著影响，而厚板削薄段斜度在1：4～1：3对应力集中和疲劳寿命影响不大。

缺口件疲劳特性研究方法

缺口件疲劳问题的研究日益引起各国学者的重视.局部应力一应变法以其简单性在工程中得到了广泛应用,该方法通常会得到偏于安全的结果.引入疲劳缺口因子代替弹性应力集中因子针对缺口疲劳进行研究,仍未能从本质上改善预测结果的准确性.考虑到"热点应力"附近的相对应力梯度,提出了应力梯度法研究缺口件疲劳问题,这一概念亦被用于应力场强度方法中,如何准确确定损伤区域是应力场强度方法需要解决的问题.临界距离理论可将Neuber律、Peterson方法及应力场强度方法进行有效统一,同时有限元方法的发展进一步支持了该理论.目前,该方法在高周疲劳研究中取得了较好的效果,但对低周疲劳寿命预测的有效性仍需进一步的验证.

局部法在十字接头工作角焊缝疲劳强度评定中的应用

介绍了一种新的疲劳强度评定方法 ,即局部法。该方法用单一疲劳标准可预测结构在载荷作用下的疲劳行为 ,而不受结构几何形状复杂、所受外载复杂的拘束。对国内常用Q2 35B钢的十字接头工作角焊缝进行了单轴拉伸疲劳试验 ,并用有限元方法对焊接残余应力和外载引起的局部应力进行了计算 ,分析结果表明该准则完全适合于Q2 35B钢。

局部法评定铝合金3A21角接接头疲劳性能

局部法是近年来应用于焊接接头疲劳评定的一种新方法。文中采用铝合金3A21角接焊缝的拉伸疲劳试验结果就Dang Van准测的局部法对铝合金焊接接头疲劳评定的有效性进行研究,用三维有限元方法计算角焊缝的最大主应力和铝合金焊接接头的残余应力,并分析有限元单元尺寸对局部法评定的影响。结果表明,适用于钢接头的局部法不适用于铝合金焊接接头,将材料常数修正为α=0.5、β=50 MPa后,评定结果与试验结果相符合。有限元网格尺寸对局部参数βexp评定有一定影响,当最小单元尺寸小于0.65 mm,单元尺寸对评定结果的影响较小。

双向载荷下威布尔应力参量的研究

以往对双轴断裂的研究多采用线弹性断裂力学参量且限于弹性材料 ,局部法理论提出了威布尔应力参量 ,威布尔应力作为度量脆性断裂概率的参量已广泛采用。为研究双向载荷对威布尔应力的影响 ,文中开发了威布尔应力计算程序并进行考核验证 ,以威布尔应力为参量 ,以ASTMA3 6钢中心裂纹板为研究对象 ,结合有限元分析方法 ,研究二维裂纹问题在不同双向载荷比下威布尔应力参量的变化规律 ,从而得到双向载荷对脆断概率的影响。计算结果表明 ,平面应力状态下 ,双向载荷对威布尔应力和脆断概率基本上没有影响 ;而在平面应变状态下 。

含缺口构件疲劳寿命预测方法

概述了含缺口构件疲劳寿命预测方法,重点介绍了名义应力法、局部应力-应变法和应力场强法,总结了这些方法预测含缺口构件疲劳寿命的原理、应用方法、适用范围、优缺点,并介绍了近几年来这些预测方法在国内外的研究现状和进展。

基于局部法由示波冲击试验对断裂韧性的预测

研究了基于局部法由冲击试验对三点弯曲试样断裂韧性的预测.通过对X65管线钢韧脆转变温度下的示波冲击及三点弯曲试验,得到示波冲击试验每个试样的能量-时间、载荷-时间、载荷点位移-时间的关系曲线和三点弯曲试验每个试样的断裂韧性值.利用有限元方法分析了示波冲击及三点弯曲试样裂纹尖端的应力场,通过自编程序求出示波冲击试样和三点弯曲试样的材料局部断裂参量,验证了临界威布尔应力符合局部法理论中的双参数威布尔分布,且证明了对本研究的两类试样,临界威布尔应力与试样尺寸和加载形式无关.基于局部法在脆性断裂条件下成功地实现了由示波冲击结果来预测三点弯曲试样的断裂韧性,不仅验证了局部法理论对X65管线钢的适用性,而且证明基于局部法可以通过冲击吸收功来预测和评价材料的断裂韧性.

临界距离理论评定焊接接头疲劳寿命的研究

研究局部法应用于焊接接头疲劳评定的有效性和适应性.基于Taylor的临界距离理论,引入开裂部位的当量应力,它由有限元计算得到.针对钢质与铝质十字接头的疲劳数据进行分析,承载型十字接头的疲劳裂纹源于焊趾或焊根,由当量应力的大小所预测的开裂部位与实验结果相符.对疲劳裂纹源于焊趾部位的承载与非承载型十字接头,以焊趾部位的当量应力作为控制应力,此时疲劳数据的离散程度低,可望将焊趾开裂十字接头的疲劳强度以及S-N曲线统一表示.对疲劳裂纹产生于焊根的承载型十字接头,将焊根部位的当量应力作为控制应力,疲劳数据的分散度较大,与名义应力法相当,此时,局部法的有效性值得进一步考察.

车载无人机在路面激励下的疲劳寿命预测软件的设计

以VC.net为平台,基于传统疲劳寿命预测理论中的局部应力-应变法的稳态法,开发出了一套界面友好、可移植性强的专门针对车载无人机在路面激励下的疲劳寿命预测的分析软件。其中利用改进的三峰谷雨流计数法得到了典型载荷谱。根据我国按照路面不平度划分的4个等级的路面激励信息,设计了自适应的算法,实现了对相关疲劳寿命预测方法中的非线性方程和方程组的迭代求解的收敛,并通过线性疲劳累积损伤理论-M iner法得到了无人机危险部位的疲劳寿命。最后,对一种车载无人机在典型任务剖面下的疲劳寿命进行了预测。

焊接接头脆性断裂评定的局部法研究进展

介绍了几种焊接结构断裂行为预测和评定方法的局限性。从理论基础、微观理论基础、评定方法等方面详细论述了焊接接头脆性断裂评定的局部法 ,并介绍了国内外研究状况及最新进展。指出研究各种塑性损伤模型在焊接接头中的可行性 ,探讨符合焊接接头特点的塑性损伤模型及控制参量的必要性。分析塑性损伤对Beremin解理断裂模型局部断裂参量的影响 ,进而利用局部法对焊接接头的脆性断裂行为进行科学预测。

摩擦焊接头解理断裂的安全评定

针对 2 0 Cr Mo摩擦焊接头焊缝和母材 ,采用局部法进行了解理断裂评定。通过三点弯曲 COD试验和弹塑性有限元计算 ,得出了 2 0 Cr Mo母材和焊缝的解理断裂参量——威布尔指数 m和临界解理应力σu。并对该材质焊管的摩擦焊接头抗解理断裂性能进行了可靠性评定。研究表明 ,该摩擦焊接头焊缝的抗断裂性能有待进一步提高 。

基于双参数统一方法研究压—压疲劳下的裂纹扩展

通过带缺口试样的数值模拟,揭示在压—压疲劳载荷作用下裂纹扩展的机理。利用作者们在PRADS2007会议上提出的双参数疲劳寿命扩展模型,分析压—压疲劳载荷下裂纹扩展规律。研究结果表明,在压—压疲劳载荷作用下,裂纹是可以扩展的,裂纹扩展与卸载后在裂纹尖端形成的残余拉应力场有关,随着裂纹尖端塑性区的减小,裂纹扩展率逐渐降低,并最终停止扩展。进一步研究表明,作者们提出的双参数裂纹扩展率公式不仅能够在拉—拉疲劳、拉—压疲劳中使用,还可以在压—压疲劳中成功使用。

海洋平台结构钢焊缝金属解理断裂的评定

介绍了由法国Ｂｅｒｅｍｉｎ提出的局部法理论基础和基本参量─威布尔指数ｍ和临界解理应力σｕ的确定方法。并结合海洋平台用钢Ａ５３７采用ＬＢ５２ＮＳ施焊的接头焊缝金属进行了局部法的探讨。给出了在低温下缺口半径分别为１．２５，２．５０和６．４０ｍｍ拉伸试件的断裂载荷及通过有限元程序计算所得的威布尔应力σω，最后通过统计分析确定出经验与理论分布拟合良好的ｍ值和σｕ值，可用于焊接结构的防断设计和安全评定。

发动机机匣低循环疲劳寿命的预测

本文介绍了一种基于局部应力应变法的发动机机匣低循环疲劳寿命预测方法。文中提出了确定机匣载荷谱的建议,论述了在多向应力状态下应如何确定等效应变,使在单向应力状态下确定的应变幅-疲劳寿命曲线可适用于多向应力状态。根据飞行的特点,提出了确定发动机机匣可靠性寿命的计算方法,最后通过实例,证明了所介绍的方法具有较好的精度。本方法比较简便,是一种很有前途的预测法。

基于局部法评定TBCs/Q345涂层界面断裂行为

通过对涂层试样进行拉伸试验得到界面断裂时的临界载荷.采用ABAQUS有限元软件模拟了涂层试样的断裂行为.推导了基于统计学思想的局部法用于界面断裂的理论公式,通过编制Fortran程序求出影响界面断裂的威布尔参数.采用局部法分析了涂层界面断裂行为对试样缺陷尺寸的依赖性.发现临界威布尔应力与试样尺寸和加载形式无关,不同缺陷尺寸的试样发生界面断裂时,在相同断裂概率下其威布尔应力基本相同,并基于局部法通过预制裂纹试样的试验结果成功预测了另一种裂纹尺寸试样的断裂数据分布,说明局部法可以用来描述涂层界面的断裂行为,并用于界面完整性评定中.

焊缝解理断裂评定的局部法

对海洋平台用钢Ａ５３７由ＬＢ５２ＮＳ焊条施焊的接头焊缝采用局部法进行了脆断评定．通过拉伸试验和有限元计算得出了Ａ５３７钢焊缝金属的局部解理参量──威布尔指数ｍ和临界解理应力σｕ，可用于结构的防断设计和安全评定．

液压支架试验台中箱体转角座疲劳耐久性能分析

由于液压支架性能检验的加载特点,对支架试验台的疲劳性能不能轻视。文章对某试验台的各加载工况进行了应力分析,得到计算载荷谱。对Manson-Coffin公式进行了Morrow平均应力修正,采用局部应力应变法的稳态法对台架的薄弱部件转角座进行了疲劳损伤估算。该方法相对于名义应力法精度较高,可对该液压支架试验台整体性能估算提供一定的参考。