【摘要】：針對縱向受載的非承載型T形焊接接頭的疲勞問題,提出一種縱向結(jié)構(gòu)應力構(gòu)造方法.該方法將焊接接頭截面上節(jié)點載荷等效為單元邊界上的線載荷,根據(jù)力平衡原理建立膜應力和彎曲應力解析式,基于母材厚度和焊縫高度提出等效板厚的構(gòu)造方式,進一步構(gòu)造并求解焊趾處縱向結(jié)構(gòu)應力.通過縱向受載的非承載型T形焊接接頭疲勞試驗結(jié)果進行驗證.結(jié)果表明,文中提出方法在分析焊接接頭局部縱向受載的焊接結(jié)構(gòu)時優(yōu)勢明顯,并可根據(jù)Dong提出的平衡等效結(jié)構(gòu)應力修正方式和主S-N曲線進行疲勞評定.
【圖文】：

32焊接學報第38卷向母材內(nèi)擴展，如圖1b所示．圖1b中灰色區(qū)域為焊接接頭，A平面為垂直于焊縫方向的裂紋擴展面，B平面為裂紋擴展的法平面．焊接接頭截面焊趾局部缺口應力σln在裂紋擴展法平面B中的分布由膜應力σm、彎曲應力σb和非線性峰值應力σnlp組成，如圖2所示．非線性峰值應力是自平衡的殘余應力，其中膜應力和彎曲應力構(gòu)成結(jié)構(gòu)應力σs，結(jié)構(gòu)應力可作為焊接結(jié)構(gòu)疲勞評定的應力指標．圖1T形焊接接頭局部受載模型Fig.1LocalloadingmodelofTweldedjoints圖2縱向受載的非承載型T形接頭截面局部缺口應力分布Fig.2Notchstressdistributiononweldcrosssectionofnon-load-carryingTweldedjointswithlongitudinalload1．3縱向結(jié)構(gòu)應力求解方法縱向結(jié)構(gòu)應力法認為，在焊接接頭截面局部受縱向作用力明顯的構(gòu)件中，縱向結(jié)構(gòu)應力是引起焊趾疲勞破壞的主要驅(qū)動力．為求解焊趾局部的縱向結(jié)構(gòu)應力，需要將系統(tǒng)整體坐標系(x，y，z)下求解的單元力[F]與單元力矩[M]轉(zhuǎn)化為焊接接頭截面局部坐標系(x'，y'，z')下的單元力[F']與單元力矩[M']，并等效為單元邊界上的線載荷[f']與線力矩[m']．縱向結(jié)構(gòu)應力法針對目標焊趾節(jié)點進行計算，需要在焊接處以殼單元模擬焊接接頭結(jié)構(gòu)，并在焊接結(jié)構(gòu)每個焊接接頭截面建立局部坐標系，如圖3a所示．圖3a中灰色實線圍成的四邊形邊界為單元，其中以斜線標識的殼單元為焊接接頭單元，無顏色填充的單元為母材單元，黑色圓點為節(jié)點，不同焊接接頭截面以PlaneⅠ，PlaneⅡ，PlaneⅢ……表示，在焊趾節(jié)點處分別構(gòu)建每個截面的局部坐標系，規(guī)定沿焊縫方向為局部坐標y'方向，在母材平面垂直于焊縫的方向為局部坐標x'方向．將焊接接頭每個截面目標焊趾附近的節(jié)點編號為node1，node2，node3和

32焊接學報第38卷向母材內(nèi)擴展，如圖1b所示．圖1b中灰色區(qū)域為焊接接頭，A平面為垂直于焊縫方向的裂紋擴展面，B平面為裂紋擴展的法平面．焊接接頭截面焊趾局部缺口應力σln在裂紋擴展法平面B中的分布由膜應力σm、彎曲應力σb和非線性峰值應力σnlp組成，如圖2所示．非線性峰值應力是自平衡的殘余應力，，其中膜應力和彎曲應力構(gòu)成結(jié)構(gòu)應力σs，結(jié)構(gòu)應力可作為焊接結(jié)構(gòu)疲勞評定的應力指標．圖1T形焊接接頭局部受載模型Fig.1LocalloadingmodelofTweldedjoints圖2縱向受載的非承載型T形接頭截面局部缺口應力分布Fig.2Notchstressdistributiononweldcrosssectionofnon-load-carryingTweldedjointswithlongitudinalload1．3縱向結(jié)構(gòu)應力求解方法縱向結(jié)構(gòu)應力法認為，在焊接接頭截面局部受縱向作用力明顯的構(gòu)件中，縱向結(jié)構(gòu)應力是引起焊趾疲勞破壞的主要驅(qū)動力．為求解焊趾局部的縱向結(jié)構(gòu)應力，需要將系統(tǒng)整體坐標系(x，y，z)下求解的單元力[F]與單元力矩[M]轉(zhuǎn)化為焊接接頭截面局部坐標系(x'，y'，z')下的單元力[F']與單元力矩[M']，并等效為單元邊界上的線載荷[f']與線力矩[m']．縱向結(jié)構(gòu)應力法針對目標焊趾節(jié)點進行計算，需要在焊接處以殼單元模擬焊接接頭結(jié)構(gòu)，并在焊接結(jié)構(gòu)每個焊接接頭截面建立局部坐標系，如圖3a所示．圖3a中灰色實線圍成的四邊形邊界為單元，其中以斜線標識的殼單元為焊接接頭單元，無顏色填充的單元為母材單元，黑色圓點為節(jié)點，不同焊接接頭截面以PlaneⅠ，PlaneⅡ，PlaneⅢ……表示，在焊趾節(jié)點處分別構(gòu)建每個截面的局部坐標系，規(guī)定沿焊縫方向為局部坐標y'方向，在母材平面垂直于焊縫的方向為局部坐標x'方向．將焊接接頭每個截面目標焊趾附近的節(jié)點編號為node1，node2，node3和

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本文編號：2584185