基于臨界面法的焊接結(jié)構(gòu)多軸疲勞壽命預(yù)測方法.pdf

1、多數(shù)的焊接結(jié)構(gòu)在海洋工程實(shí)際中是處于多軸疲勞損傷狀態(tài)。但是，到目前為止對于較為簡單的單軸疲勞損傷問題進(jìn)行過于集中的研究，是導(dǎo)致疲勞斷裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。在損傷機(jī)理上，單軸疲勞和多軸疲勞就存在較大差異，多軸疲勞也比單軸疲勞更加接近工程實(shí)際。對多軸疲勞的研究可以豐富實(shí)際工程中對于疲勞損傷機(jī)理和失效過程的認(rèn)識，也可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)的單軸疲勞理論在復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和評估方面的不足。雖然目前在船舶與海洋工程領(lǐng)域，多軸疲勞壽命校

2、核方法尚未得到廣泛的應(yīng)用，但是應(yīng)用多軸疲勞的方法來校核海洋結(jié)構(gòu)物的疲勞壽命必然是未來的發(fā)展趨勢。
　　本文旨在進(jìn)行焊接接頭處的復(fù)雜交變應(yīng)力狀態(tài)分析以及提出一種多軸疲勞壽命預(yù)測方法，該方法基于雙參數(shù)臨界面法和等效熱點(diǎn)應(yīng)力法。雙參數(shù)臨界面法是基于臨界面理論的多軸疲勞分析方法，該方法應(yīng)用單晶體循環(huán)形變理論和裂紋萌生平面的概念來解釋多軸疲勞損傷的物理意義。該方法可以通過對有限元的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行簡單的后處理來進(jìn)行多軸疲勞壽命預(yù)測，因而非常便于

3、工程應(yīng)用。等效熱點(diǎn)應(yīng)力法是通過直接分析焊趾處零點(diǎn)位置的應(yīng)力狀態(tài)來對焊接接頭處的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行評估。本文將二者相結(jié)合，以鋼制和鋁制法蘭管焊接結(jié)構(gòu)作為研究對象，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行具有足夠精度的體單元建模，根據(jù)彈性力學(xué)的相關(guān)知識對有限元加載計(jì)算結(jié)果進(jìn)行后處理，從而獲取多軸疲勞損傷參量。然后運(yùn)用本文提出的預(yù)測方法來預(yù)測在不同路徑載荷（純彎、純扭、彎扭比例組合，具有90度相位差的彎扭非比例組合）作用下焊接接頭的多軸疲勞壽命。最后，將預(yù)測