基于模态叠加法的焊接结构疲劳寿命预测方法研究

针对焊接结构疲劳寿命预测,从动力学的角度提出了一种基于模态叠加法的动态结构应计算方法,并验证了其可行性与正确性,该方法以时变载荷作用下焊接结构的动平衡为基础,考虑结构自身振动加速度对用于评价焊缝疲劳寿命的结构应力的影响,实现了动态载荷下焊接结构的动态结构应力计算,有效地拓宽了主S-N曲线疲劳预测方法的应用领域。

承载T形接头疲劳试验对结构应力法的修正研究

为了更为精确地预测焊接结构的疲劳寿命,基于承载T形焊接接头的疲劳试验,建立有限元分析模型,50%存活率下,分别采用Verity法的位移控制模型、载荷控制模型、VOLVO法等结构应力法对T形焊接接头疲劳寿命进行寿命预测,结果表明,Verity法的载荷控制模型计算结果偏安全,VOLVO法计算结果偏危险,Verity法的位移控制模型计算结果与实际最为接近。而后,基于试验数据,修正了VOLVO法的柔性S-N曲线,采用该修正模型的计算结果可以较为精确地反映工程实际。

考虑焊缝疲劳的工程车轮弯曲疲劳寿命分析

工程车轮作为一种典型的焊接结构件,其结构中包含多条焊缝,在车轮弯曲疲劳试验过程中,焊缝承受着较大的动应力,极易产生应力集中并导致裂纹萌生.为对焊缝处进行疲劳分析,在采用逆向工程技术创建包含焊缝在内的工程车轮三维实体模型的基础上,建立了车轮弯曲疲劳分析的有限元模型,分别选择名义应力法和BS7608标准对车轮焊缝区和非焊缝区进行疲劳分析,得到工程车轮的弯曲疲劳寿命,与不考虑焊缝的车轮弯曲疲劳寿命对比,工程车轮弯曲疲劳最危险的位置为轮辐和轮辋角接焊缝处而非轮辐的螺栓孔附近.最后对上述仿真和计算结果进行了试验验证,证明了包含焊缝的车轮有限元模型和分析方法的正确性.

基于SiPESC的焊缝疲劳分析模块开发

焊缝处由于存在应力集中、焊接缺陷、残余应力等影响,是焊接结构的疲劳薄弱环节。结构应力法相较于传统的疲劳评估方法,具有SN曲线数据离散性小、网格不敏感等特点,已被纳入ASME标准。国内对结构应力法的应用基本为直接使用国外商业疲劳分析软件fesafe或对商业有限元软件进行二次开发。本文基于SiPESC平台开发了结构应力法焊缝疲劳分析模块,程序具备了雨流计数法,SN材料库,损伤累积,单通道及多通道载荷谱定义,平均应力修正等通用疲劳分析功能,具有一定的通用性。同时,结构应力法模块可支持同阶数同自由度混合壳或实体单元焊缝定义,支持焊线处节点单元自动排序。后续的其他算法和功能可在SiPESC平台通过插件的方式动态添加,具有良好的开放性。通过与国外商业软件的算例结果对比,验证了本文所开发的程序计算结果的精确性。