管板焊接节点多轴疲劳性能及寿命预测方法

管板焊接节点易处于弯剪扭复杂受力状态,为研究其疲劳失效受多轴疲劳机理,开展了以管轴力控制的Q235B管板焊接节点多轴疲劳试验,考虑轴向与切向应力分量相位差、切向与轴向应力幅值比和加载波形等多轴加载路径因素的影响,获得焊接节点多轴循环受力响应、疲劳裂纹宏观形貌及多轴疲劳性能。研究发现:疲劳加载过程中节点经历稳定循环、刚度退化及断裂失效等三个阶段,对于存在非比例强化的节点在稳定加载时会出现循环软化现象;在刚度退化阶段,轴向刚度与扭转刚度不同步退化;反映非比例强化效应的路径因子越大,疲劳断面的粗糙程度越高;多轴比例加载路径下的节点疲劳寿命大于非比例加载路径下的;非比例加载路径中,圆形加载路径下的节点疲劳寿命最小。采用现有的临界面模型和考虑应变加权的临界面模型计算了管板焊接节点多轴疲劳寿命并进行对比。结果显示,考虑应变加权的临界面模型疲劳寿命预测精度最高,在1.5倍、2倍和2.5倍误差带内预测数据占总数据的比例分别为64.3%、88.1%和100%。