基于热点应力法的斜拉桥锚箱式索塔锚固构造疲劳寿命评估

斜拉桥锚箱式索塔锚固构造空间封闭,结构复杂,焊缝多,疲劳应力状态复杂,既有规范推荐的名义应力法实际应用存在困难。基于有限元分析手段对锚箱式索塔锚固构造主要承载焊缝进行应力特征分析,明确其疲劳细节,在确定细节热点应力如何取值的的基础上,采用国际焊接学会IIW和不同船级社推荐的外推方法计算细节热点应力,根据热点应力S-N曲线计算其对数疲劳寿命。以某公铁两用斜拉桥索塔锚固构造为研究对象进行实例分析,结果表明:该索塔锚固构造最大热点应力幅为35.82 MPa,对应的疲劳寿命为7.43×107次,满足设计使用寿命要求;热点应力法实际应用时考虑了结构几何构造和细节尺寸的影响,适用于索塔锚固构造的疲劳寿命评估。

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳验算

为了解决正交异性钢桥面板的疲劳开裂问题,提出将热点应力法应用于其疲劳验算.该方法采用ANSYS子模型模块,通过国际焊接协会的线性外推方法,计算获得验算部位的热点应力.基于热点应力法给出正交异性钢桥面板的疲劳验算流程,对验算涉及的问题结合甬江桥实例进行了探讨.研究结果表明:与名义应力法相比,热点应力法可以反应正交异性钢桥面板疲劳开裂的实质;利用热点应力法对甬江桥正交异性钢桥面板加劲肋与横隔板连接部位的加劲肋进行疲劳验算,得出该构造细节的疲劳寿命为73 a.

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳寿命评估

正交异性钢桥面板构造复杂,其疲劳性能由各疲劳细节共同决定,既有规范推荐的寿命评估方法已不能满足设计要求。为准确评估其疲劳寿命,引入热点应力法,根据Eurocode规范确定疲劳检算加载工况和荷载谱;采用国际焊接协会IIW推荐的外推方法,计算其关键易损部位热点应力谱;采用泄水法对热点应力谱进行分析,通过热点应力S^N曲线和线性累积损伤理论计算其寿命。以某城市立交桥典型正交异性钢桥面板为研究对象,采用热点应力法评估其疲劳寿命。结果表明:该桥的疲劳寿命为103年,满足设计要求且有一定安全储备量;与名义应力法相比,热点应力法能够有效避免复杂应力状态下名义应力难以定义的问题,更适用于正交异性钢桥面板的寿命评估。

基于热点应力法的AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

针对镁合金焊接结构的疲劳性能问题,用热点应力法对10 mm厚的AZ31B镁合金对接接头和纵向非承载十字接头的疲劳强度进行评定,并用国际焊接学会推荐的方法进行数据处理,做出热点应力S-N曲线并与名义应力S-N曲线进行对比。试验分析表明:试验所采用的两种焊接接头用名义应力法评定时疲劳数据分散性较大,相关系数为0.916,试验疲劳级别分别为FAT35和FAT25;用热点应力法评定时疲劳数据分散性明显减小,相关系数为0.957,比前者提高4.48%,两种焊接接头疲劳强度可以用一条S-N曲线表示,试验疲劳级别为FAT33;这两种评定方法的试验疲劳级别都高于按国际焊接学会推荐的m=3得到的疲劳级别,说明选取m=3进行结构设计具有较高的安全系数。

基于热点应力法的正交异性钢箱梁疲劳评估

文章运用健康监测系统实测应力数据,采用热点应力法对正交异性钢箱梁进行疲劳评估;并建立了局部有限元模型,计算了疲劳危险焊缝连接部位的应力集中系数。通过实桥健康监测系统采集钢箱梁危险部位的应力时程,运用求出的应力集中系数计算相应的热点应力时程,采用雨流计数法对热点应力进行统计分析得出结构每天的日应力谱,将多天的日应力谱进行统计平均定义为结构标准日应力谱。基于线性累积损伤准则和热点应力疲劳强度曲线对钢箱梁进行疲劳寿命评估,将提出的方法应用于安装了健康监测系统的实桥分析。结果表明,在钢箱梁U肋和横隔板连接的部位会产生疲劳破坏,因此应加强该部位的维修和养护。

基于热点应力法的钢管混凝土焊接节点疲劳构造细节比较

以钢管混凝土组合桁梁桥为研究对象,总结给出基于热点应力法的节点疲劳评估流程,并对其疲劳构造细节进行研究。结果表明:在矩形空管等宽节点基础上,主管内填混凝土使得节点支、主管表面最大热点应力幅分别降低10.86%和26.51%,节点疲劳寿命提高3.78倍;在圆形空管节点基础上,主管内填混凝土使得节点支、主管表面最大热点应力幅分别降低13.88%和16.39%,节点疲劳寿命提高2.11倍;在主方支圆空管节点基础上,主管内填混凝土使得节点支、主管表面最大热点应力幅分别降低20.06%和29.81%,节点疲劳寿命提高1.92倍;此外,对于矩形钢管混凝土节点,先后在主管内壁设置PBL加劲肋和腹板采用整体节点板,支管表面最大热点应力幅分别继续下降12.11%和29.20%,主管表面最大热点应力幅分别继续下降8.81%和15.64%,由此可知,改变矩形空管节点的构造细节,可以使焊趾处的应力分布趋于均匀,疲劳寿命得到显著提高;同时,在确保各类节点几何尺寸基本相当的前提下,研究得到各类节点疲劳性能优劣次序为PBL加劲型矩形钢管混凝土焊接整体节点、PBL加劲型矩形钢管混凝土等宽节点、矩形钢管混凝土等宽节点、矩形空管等宽节点、圆形钢管混凝土节点、圆形空管节点、主方支圆钢管混凝土节点、主方支圆空管节点。

热点应力法在钢桥构件疲劳评定中的应用方法及实例

介绍了热点应力法在焊接板结构中的应用现状,给出了采用有限元法确定钢桥构件热点应力时的单元类型、单元尺寸的选择及外推计算方法。并对一座实桥采用热点应力法对其纵梁腹板竖向加劲肋下端焊趾进行了疲劳评定,计算结果与实际结构状态较为吻合,表明采用热点应力法对钢桥构件因面外变形引起次应力导致疲劳损伤的细节进行评定的有效性。

基于热点应力法的钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳评估

为准确预测钢管混凝土桁式拱桥节点疲劳寿命,提出一种基于热点应力的疲劳评估方法。该方法采用全桥多尺度三维有限元模型计算节点热点应力幅,并进行回归分析得到钢管混凝土节点的热点应力幅S~N曲线。基于该方法对一座已建成的钢管混凝土桁式拱桥进行节点疲劳评估。结果表明:疲劳易损部位位于1/4跨附近的拱肋上弦节点,起始裂纹位于节点主管表面的冠点处;采用《公路钢结构桥梁设计规范》(JTG D64—2015)中的疲劳荷载计算模型Ⅱ和疲劳荷载谱计算得到的疲劳寿命分别为20210049次和27311265次,采用疲劳荷载谱计算时多车效应纵向修正为14.9%;采用《公路钢结构桥梁设计规范》预测的节点疲劳寿命偏低,导致设计偏于保守。

基于热点应力法U型激光焊接夹层板疲劳寿命分析

U型激光焊接夹层板作为新型船用结构,准确预报其疲劳寿命对于工程应用有着重要的现实意义。本文依据传统焊接结构热点应力外推方法,给出了适合激光焊接夹层板结构的热点应力外推公式,计算了不同外推公式下结构的疲劳寿命,并与已有的试验结果进行对比,最后研究了不同单元层数和焊缝宽度对结构疲劳寿命的影响。结果表明:采用本文的外推公式、外推区域面板厚度方向划分3层单元时,计算结果与试验值较为吻合,验证了热点应力法求解激光焊接夹层板疲劳寿命的有效性;并且结构的疲劳寿命随着焊缝宽度的增加显著提高。

基于Battelle热点应力法的轻量化桥式起重机主梁焊缝疲劳分析

以额定起重量为5 t的轻量化桥式起重机主梁为研究对象,以主梁疲劳试验数据结果为验证依据,预测主梁焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝的主梁有限元实体模型,按照试验载荷工况对其进行静强度分析,在静强度满足要求的前提下,运用Fe-safe软件中以Battelle热点应力为核心技术开发的Verity模块对主梁焊缝进行疲劳强度分析,分析结果表明,轻量化后的主梁焊缝疲劳强度可满足使用要求,结果可靠,具有较好的可信性。文中采用的分析方法可直接应用于类似结构的焊缝疲劳分析。

基于热点应力法的转向架构架疲劳寿命工程评定方法

建立某机车转向架构架有限元计算模型,应用热点应力法分析焊接结构的疲劳强度,采用最为可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据。用热点应力分析方法评定焊接构架疲劳强度,不必考虑实际焊缝形状、裂纹及缺口等焊接引起的应力集中现象,弥补了有限元建模焊缝的简化处理对焊缝疲劳强度评定精度的影响。

基于热点应力法的船体结构疲劳寿命预测方法研究

采用热点应力法计算船体结构疲劳寿命时,由于其不用考虑焊接所引起的应力集中,同时理论上只需一条S-N曲线就可以计算不同焊接形式的疲劳寿命,因此受到了广泛的应用。文中对采用有限元计算热点应力的方法、单元的选取、网格尺寸的设置进行了介绍,分别使用名义应力法和热点应力法计算了十字型接头全焊透试件的疲劳寿命,并对该试件进行了疲劳试验,将试验值和计算值进行比较,发现采用规范推荐的S-N曲线计算所得的疲劳寿命始终小于试验值。最后,文中对船体结构中两种典型节点进行了疲劳寿命的预测。

基于热点应力法的液压挖掘机斗杆疲劳寿命评估

由于挖掘机的工作载荷复杂多变,易造成斗杆疲劳破坏,以某中型液压挖掘机斗杆为研究对象,采用热点应力法对斗杆进行疲劳寿命评估。通过有限元仿真结果,确定了斗杆上翼板油缸座焊趾处为危险部位,并对油缸座焊趾处进行了疲劳强度分析,发现各热点位置处的等效时间从中间到两边逐渐增大且焊趾处最外侧2个热点位置处的等效工作时间分别为8250小时和8190小时。通过斗杆疲劳台架试验可知,疲劳破坏位置与分析位置相一致,斗杆油缸座焊趾处两侧出现可见裂纹的等效工作时间为9870小时,两者时间基本一致。因此,热点应力法适用于斗杆疲劳寿命评估,且精度较高。

转向架构架焊缝疲劳寿命评估的等效热点应力法

等效热点应力法是焊接结构疲劳可靠性分析的一种新算法,已经在小试件上获得了成功应用,在轨道车辆转向架构架这种大型焊接结构上还未见应用,文中将该算法应用于高速转向架构架上。通过建立某高速转向架构架的精细有限元模型,采用等效热点应力法计算转向架构架上若干关键焊缝的节点应力以及疲劳寿命,并与厚度方向积分热点应力法作比较。等效热点应力法具有计算简单,计算结果准确,效率高的特点,能够很好的应用于转向架构架这种大型焊接结构的疲劳寿命评估和结构设计。

反向平衡法兰热点应力有限元分析

反向平衡法兰作为一种新型大直径钢管结构连接节点,近年来在高耸结构领域得以推广应用。通过有限元方法对反向平衡法兰进行了疲劳热点应力分析。确定了反向平衡法兰疲劳评估的关键位置以及合适的热点应力外推方法,详细比较了单元类型、网格划分精度对热点应力集中系数计算结果的影响,并提出推荐的有限元建模方式。最后分析了热点应力集中系数随不同几何参数的变化情况。

基于热点应力法的桥式起重机主梁焊缝疲劳寿命分析

针对在起重机初期设计阶段由于实验数据短缺而难以快速准确地预测结构疲劳寿命的难题,依据IIW标准,应用热点应力法,用Marc进行桥式起重机主梁焊缝有限元应力分析.分析结果表明,应用热点应力法和有限元分析相结合的方法计算焊缝疲劳寿命简单可行,可实现在产品设计阶段有效地预测焊缝应力的分布,降低焊缝应力峰值,从而可有效地防止或延缓局部焊缝开裂现象发生.

基于热点应力法的正交异性钢桥面板疲劳分析及验算

为了更加准确地评估钢桥面板的疲劳性能,提出基于热点应力法的钢桥面板疲劳分析及验算方法。该方法针对所分析的正交异性钢桥面板,首先利用有限元软件建立桥面系模型,然后采用热点应力法得到验算部位的应力历程,最后根据泄水法计算相应的热点应力幅并进行疲劳验算。以某三塔四跨双层钢桁梁悬索桥为例,针对该桥采用的正交异性钢桥面板,利用本文提出的方法开展了钢桥面板疲劳有限元分析及验算。结果表明:对于所选取的4种钢桥面板典型疲劳细节,其最大应力幅均低于对应的常幅疲劳极限,说明该桥采用的正交异性钢桥面板的疲劳性能满足设计要求。

基于热点应力法的起重机卷筒轴焊缝疲劳强度分析

常规的焊缝疲劳强度计算采用基于标准结构细节S-N曲线的名义应力评定方法,但由于起重机焊接卷筒轴几何形状复杂,无法选取标准的接头S-N曲线,文中提出一种以DNV及IIW标准为依据,结合有限元技术,采用热点应力法分析计算起重机焊接卷筒轴焊缝疲劳强度的方法,并根据MINER疲劳损伤线性累积假设,判断卷筒轴焊缝的疲劳强度是否满足要求。

热点应力法在汽车驱动桥焊接强度耐久性分析中的应用

针对汽车驱动桥焊接桥壳结构特点,采用热点应力法及CAE技术对其焊接结构强度耐久性进行了模拟分析。为验证热点应力法模拟焊接结构的有效性,对3种标准焊接件、2种驱动桥桥壳焊接部位的强度和耐久性进行了试验与模拟对比分析,结果表明,该方法对焊接部位关键点应力的模拟有效性达70%以上,焊接部位的耐久性模拟寿命均值与试验结果量级相当。

试论汽车驱动桥焊接强度耐久性分析中热点应力法的应用

汽车驱动桥壳是汽车差速器、半轴与主减速器的基础零件,也是汽车传动系统的一个重要组成。基于汽车在行驶过程中的受力比较复杂,因而对汽车驱动桥壳的性能和质量有着较高的要求。为了能够提升汽车驱动桥壳性能,文章以热点应力法为研究对象,结合台架试验,就如何借助热点应力法提升汽车驱动桥焊接强度耐久性进行策略分析。