基于表面外推的热点应力法平板焊趾疲劳分析研究

针对传统名义应力整体法在焊接板结构疲劳分析应用中的实际困难,全面介绍和分析应用于海洋结构工程领域的基于表面外推的热点应力局部法。对热点应力法基本原理、热点应力表面外推确定技术、热点局部区域有限元建模原则、应力梯度影响热点应力修正、多轴应力疲劳考虑及热点应力S-N曲线选用等内容进行详细论述,总结出基于表面外推的热点应力局部法在实际工程各环节的合理实施方式及适用的设计数据,并明确了其局限性。由于板梁焊接结构的相似性,故认为广泛应用于海洋结构工程中基于表面外推的热点应力疲劳分析方法在铁道行业桥梁、机车车辆等领域有参考和借鉴价值。

钢结构焊缝疲劳强度分析技术的最新进展

在平板焊接钢结构焊缝疲劳强度分析中,近年来国外主要发展起了等效结构应力法和表面外推热点应力法2种新方法。等效结构应力法考虑焊趾部位的结构应力集中效应,应用改进线性化法或节点力法分析结构应力,确保计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸的不敏感,从而有效区分不同焊接接头类型的焊趾结构应力集中情形;以结构应力为控制参数计算应力强度因子,在主要考虑焊趾缺口、结构板厚、载荷模式等因素影响基础上,基于断裂力学分析确定与焊缝疲劳寿命直接相关的应力参数,导出等效结构应力转化方程;基于上述应力计算和转化方法对焊缝疲劳试验结果数据进行处理,建立焊缝疲劳强度设计单一主S—N曲线,实现对钢结构焊缝的疲劳强度评定和寿命预测。通过比较分析可知,表面外推热点应力法适用于钢结构焊缝设计阶段的方案比较及方案优化;等效结构应力法较适合对钢结构焊缝最终设计方案进行更为精确的焊缝疲劳强度评定和寿命预测以及不能用表面外推热点应力法进行钢结构焊缝疲劳强度分析时。

基于热点应力法的扭梁焊缝可靠性分析及优化

基于热点应力外推法对扭梁关键焊缝进行疲劳分析并验证了优化方案。介绍了热点应力的基本概念、类型及计算方法,建立某量产车型扭梁的有限元模型,并对关键焊缝周边区域进行网格细化,综合考虑环境因素修正了用于疲劳分析的焊缝S-N曲线,在两个典型整车工况下(制动、转向),根据线性累积损伤理论计算了各热点位置的疲劳寿命,结果表明,该焊缝的最小疲劳寿命不足10万次,通过在搭接边内侧增加一条副焊缝的方法优化此处的焊接结构,分析结果表明,优化后焊缝的疲劳寿命显著提升,以优化的结构进行样件试制及台架耐久试验,试验结果表明,优化后的结构能显著提高该区域在纵向力及侧向力台架下的疲劳寿命,提高了扭梁焊缝的可靠性。

基于热点应力的塔筒门洞焊缝疲劳分析

风力发电机塔筒门洞焊缝的疲劳分析,应用最广的方法是热点应力表面外推法。以热点最大主应力作为疲劳分析参数,依据焊缝类型确定热点应力S-N曲线,综合考虑厚度缩减系数和材料安全系数来修正S-N曲线,然后应用GH Blad-ed的疲劳分析模块,计算得到热点处的累积疲劳损伤。