目前,焊接件在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛,其疲勞失效問題一直受到眾多學(xué)者的密切關(guān)注。焊接件最常見的破壞形式是焊趾位置在循環(huán)加載后萌生裂紋,且裂紋沿板厚方向擴(kuò)展使其斷裂。焊接缺陷引發(fā)的應(yīng)力集中對(duì)焊接件的疲勞壽命有一定程度的影響,同樣也是軌道列車的一大安全隱患。國(guó)內(nèi)外存在多種有關(guān)焊接接頭疲勞失效的評(píng)價(jià)方法,其中主S-N曲線法是最新的評(píng)價(jià)方法。該方法在傳統(tǒng)疲勞評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上考慮了應(yīng)力集中這一因素,與斷裂力學(xué)相結(jié)合,并以大量的疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù),得到一條通用型主S-N曲線。通過主S-N曲線法進(jìn)行疲勞分析計(jì)算能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)焊接件的疲勞壽命,減少了大量疲勞實(shí)驗(yàn)帶來的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本。本文將運(yùn)用主S-N曲線法開展以下的研究工作:首先,對(duì)主S-N曲線法的理論進(jìn)行總結(jié)和推導(dǎo),結(jié)合ABAQUS和FE-safe軟件實(shí)現(xiàn)了主S-N曲線法對(duì)焊縫疲勞壽命的評(píng)價(jià)。將使用該方法的疲勞計(jì)算結(jié)果與已有的疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果做相應(yīng)對(duì)比,驗(yàn)證了主S-N曲線法的可行性。然后,通過分析計(jì)算后確定merge連接下的有限元模型可以更準(zhǔn)確地模擬真實(shí)焊縫,并證明了缺陷所在位置對(duì)焊縫的疲勞壽命影響極小。分析得到ISO5817所規(guī)定的B、C、D三種等級(jí)下,... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

焊接件

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文6圖1.2焊縫缺陷內(nèi)部缺陷中較為典型的是氣孔和夾渣。焊縫中存在的氣孔為兩種：表面存在的氣孔和內(nèi)部存在的氣孔。焊接中熔池中存在一定程度的氣體，當(dāng)凝固時(shí)有一部分不能完全排出的氣體就會(huì)形成氣孔。內(nèi)部氣孔在焊接接頭中最易出現(xiàn)，此類氣孔形成的原因是內(nèi)部氣體未排出或者外部有氣體進(jìn)入熔池。為預(yù)防氣孔的產(chǎn)生，需要烘培焊接材料，將工件進(jìn)行預(yù)熱并清理坡口表面，保持焊接溫度不要過低。夾渣指的是焊縫的熔池中有不屬于母材和填充材料的雜質(zhì)，在凝固后依然在焊縫中存在的物質(zhì)。夾渣會(huì)減小焊縫截面的有效尺寸，會(huì)引起應(yīng)力集中，且在焊接接頭受外部載荷作用后易產(chǎn)生裂紋�？梢酝ㄟ^控制澆注系統(tǒng)的流速使熔池緩慢流動(dòng)，或者使用輔助裝置減少夾渣。選擇質(zhì)量好的焊條、及時(shí)清理熔渣、選擇適合焊接接頭的焊接方式、控制焊接時(shí)所需角度等方式也可以減少夾渣。1.3焊縫疲勞的研究現(xiàn)狀1.3.1疲勞壽命的研究方法如今，計(jì)算疲勞壽命的方法一般按應(yīng)力的選取分為局部法和全局法。通過公式或線性推導(dǎo)，將作用在構(gòu)件上的力或力矩轉(zhuǎn)化為整體的應(yīng)力分布，從而得到名義應(yīng)力，并使用該應(yīng)力計(jì)算疲勞壽命的方法被稱為“全局法”；而“局部法”是根據(jù)構(gòu)件中局部的應(yīng)力分布的情況評(píng)估其疲勞壽命。例如名義應(yīng)力法考慮整個(gè)構(gòu)件的應(yīng)力分布則屬于前者，而局部應(yīng)力-應(yīng)變分析法和熱點(diǎn)應(yīng)力法僅考慮了特殊部位的應(yīng)力分布則屬于后者。全局法是疲勞強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)，也是局部法的基礎(chǔ)，它們都具有自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性。熱點(diǎn)應(yīng)力法中所謂“熱點(diǎn)”指的是在循環(huán)載荷下最先出現(xiàn)裂紋的部位。通過計(jì)算部

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文26圖2.10主S-N曲線圖表2.1主S-N曲線的相關(guān)參數(shù)主S-N曲線Ch均值19930.2-0.32(95%存活率的上邊界)28626.5(95%存活率的下邊界)13875.8(99%存活率的上邊界)31976.1(99%存活率的下邊界)12492.6主S-N曲線中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取了不同的焊縫和不同的加載方式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，板厚的選擇是5mm到100mm，其強(qiáng)度也不同。由于考慮了不同焊接接頭的幾何尺寸、應(yīng)力集中以及板厚帶來的影響，主S-N曲線法在計(jì)算焊縫疲勞壽命時(shí)具有更高的準(zhǔn)確度和可靠性。+22+33

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]高速貨車轉(zhuǎn)向架焊接部件疲勞強(qiáng)度研究[D]. 周張義.西南交通大學(xué) 2009
[2]高速列車結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力疲勞評(píng)定方法及應(yīng)用研究[D]. 王斌杰.北京交通大學(xué) 2008
[3]高速動(dòng)力車承載結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度工程方法研究[D]. 米彩盈.西南交通大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于主S-N曲線法的焊縫疲勞壽命評(píng)估體系的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[D]. 馬斌.大連交通大學(xué) 2014
[2]鐵道車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞強(qiáng)度研究[D]. 沈彩瑜.西南交通大學(xué) 2014



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