考虑残余应力影响的焊接结构疲劳总寿命预测方法

作     者：管德清 丁湘泽 潘嫣然 GUAN De-qing;DING Xiang-ze;PAN Yan-ran

作者机构：长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 

出 版 物：《长沙理工大学学报（自然科学版）》 (Journal of Changsha University of Science and Technology:Natural Science)

年 卷 期：2020年第17卷第3期

页      面：15-21页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(50578018) 湖南省研究生科研创新项目(CX20190636) 

主　　题：焊接结构 残余应力 疲劳总寿命 临界距离法 应力强度因子 权函数法 

摘      要：为了更加准确地评估焊接结构的疲劳寿命,提出了一种结合临界距离法和断裂力学理论的焊接结构疲劳总寿命预测方法。采用三维有限元动态模拟焊接过程,得到焊接残余应力分布规律,依据临界距离理论预测局部应力—寿命曲线,建立了疲劳裂纹萌生寿命的预测方法。在裂纹扩展阶段,按瞬态裂纹尺寸修正应力强度因子,利用权函数法求解残余应力强度因子,结合Forman公式计算疲劳裂纹扩展寿命。将焊接十字接头疲劳试验结果与预测总寿命进行对比分析,发现试验结果与预测值吻合较好。不同荷载水平下,裂纹萌生和扩展寿命各自所占总寿命比例不同,残余应力的存在对两阶段疲劳寿命均有不利影响。