疲勞載荷是焊接結(jié)構(gòu)服役過(guò)程中最為常見(jiàn)的承載類型,通過(guò)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高焊接結(jié)構(gòu)的疲勞承載能力對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)服役安全具有重要的理論和工程意義。由于焊材選擇和焊接熱循環(huán)的影響,材料力學(xué)性能不均勻現(xiàn)象在焊接接頭中普遍存在,且力學(xué)性能不均勻性會(huì)對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能和承載能力產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的焊接接頭抗疲勞設(shè)計(jì)方法大多將接頭簡(jiǎn)化為與母材強(qiáng)度一致的均質(zhì)材料進(jìn)行疲勞評(píng)定和抗疲勞設(shè)計(jì),忽略力學(xué)性能不均勻?qū)附咏宇^疲勞承載能力的影響。這種簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)方法對(duì)于等匹配或高匹配焊接接頭而言或許可以保證接頭的安全性,但若直接用于低匹配焊接接頭抗疲勞設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果不安全。為解決考慮力學(xué)性能不均勻性時(shí)焊接接頭的抗疲勞設(shè)計(jì)問(wèn)題,本文基于等承載能力原則開(kāi)展對(duì)接接頭抗疲勞設(shè)計(jì)方法的研究。本文基于三維彈性理論研究了材料力學(xué)性能不均勻?qū)缑娓浇鼞?yīng)力分布的影響,為接頭抗疲勞設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),異質(zhì)材料所構(gòu)成的界面附近的應(yīng)力分布受控于界面兩側(cè)材料的性能差異,其可以用界面應(yīng)力系數(shù)來(lái)表征,并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)界面兩側(cè)材料的泊松比和楊氏模量的比值相等時(shí)界面應(yīng)力系數(shù)為零,說(shuō)明此時(shí)材料性能差異的影響消失。研究通過(guò)調(diào)整幾何參量來(lái)改變非均質(zhì)焊接接頭... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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橫疲勞應(yīng)力幅下鋼結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文圖1-1橫疲勞應(yīng)力幅下鋼結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]Fig.1-1FatigueresistanceS-Ncurvesforsteel,normalstressapplications[21]圖1-2疲勞恒應(yīng)力幅下鋁合金結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]Fig.1-2FatigueresistanceS-Ncurvesforaluminium,normalstress[21]1.2.2.2局部應(yīng)力法簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和良好載荷是應(yīng)用名義應(yīng)力法進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)和評(píng)定的約束條件，而隨著世界各國(guó)工業(yè)水平的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)件被設(shè)計(jì)研發(fā)出來(lái)，并且其實(shí)際服役載荷大多是復(fù)雜且隨機(jī)的[23,24]。在這種情況下，名義應(yīng)力法的預(yù)測(cè)結(jié)果偏差較大，不再能夠很好的滿足工程設(shè)計(jì)人員的需求。研究者們發(fā)現(xiàn)，大部分情況下，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)尤其是大型復(fù)雜焊接結(jié)-4-

第1章緒論構(gòu)，其疲勞性能最為主要的影響因素是應(yīng)力集中程度[25,26]。一種焊接結(jié)構(gòu)或機(jī)械結(jié)構(gòu)，其最大疲勞強(qiáng)度實(shí)際上決定于結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度最為嚴(yán)重的部位，因?yàn)楣こ探Y(jié)構(gòu)往往就在該部位發(fā)生疲勞失效斷裂。所以如果能夠成功分析并表征結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力集中程度及其所在部位，然后建立該應(yīng)力集中程度與結(jié)構(gòu)疲勞壽命的關(guān)系，就可以更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)疲勞壽命及失效破壞位置。基于這一認(rèn)識(shí)，研究者們將研究重點(diǎn)投向結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度的分析和表征，局部應(yīng)力法應(yīng)運(yùn)而生。目前表征焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度的參數(shù)包括被列入IIW焊接結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)規(guī)范中的結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力（如圖1-3所示）、等效缺口應(yīng)力（如圖1-4所示），近幾年發(fā)展起來(lái)并被寫(xiě)入美國(guó)ASM標(biāo)準(zhǔn)中的具有有限元網(wǎng)格不敏感性的結(jié)構(gòu)應(yīng)力[27]（如圖1-5所示），以及應(yīng)力集中系數(shù)[28]、缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子[29]等，本文將這些參數(shù)統(tǒng)稱為局部應(yīng)力。通過(guò)建立這些局部應(yīng)力與結(jié)構(gòu)疲勞壽命的關(guān)系，就可以得到不同結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力-疲勞壽命曲線，基于結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力-疲勞壽命曲線進(jìn)行結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計(jì)和評(píng)定的方法可以統(tǒng)稱為局部應(yīng)力法。目前標(biāo)準(zhǔn)中列舉的局部應(yīng)力法包括結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法，等效缺口應(yīng)力法、結(jié)構(gòu)應(yīng)力法等等。圖1-3結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力定義[21]Fig.1-3Definitionofstructuralhot-spotstress[21]圖1-4焊根和焊趾處的等效圓弧[21]Fig.1-4Fictitiousroundingofweldtoesandroots[21]局部應(yīng)力法相較于名義應(yīng)力法，更加科學(xué)的考慮了焊接結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中程度對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的決定性影響，因而對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測(cè)相對(duì)更為-5-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[3]基于等承載能力原則的高強(qiáng)鋼低匹配焊接接頭設(shè)計(jì)[D]. 趙智力.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于斷裂參量K的船用945鋼對(duì)接接頭抗沖擊等承載設(shè)計(jì)[D]. 雷靖.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[2]沖擊載荷下高強(qiáng)鋼對(duì)接接頭的等承載設(shè)計(jì)[D]. 相靚宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3093955