基于臨界面法的焊接結構多軸疲勞壽命預測方法.pdf

1、多數(shù)的焊接結構在海洋工程實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行過于集中的研究，是導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際。對多軸疲勞的研究可以豐富實際工程中對于疲勞損傷機理和失效過程的認識，也可以彌補傳統(tǒng)的單軸疲勞理論在復雜焊接結構疲勞強度設計和評估方面的不足。雖然目前在船舶與海洋工程領域，多軸疲勞壽命校

2、核方法尚未得到廣泛的應用，但是應用多軸疲勞的方法來校核海洋結構物的疲勞壽命必然是未來的發(fā)展趨勢。
　　本文旨在進行焊接接頭處的復雜交變應力狀態(tài)分析以及提出一種多軸疲勞壽命預測方法，該方法基于雙參數(shù)臨界面法和等效熱點應力法。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算結果進行簡單的后處理來進行多軸疲勞壽命預測，因而非常便于

3、工程應用。等效熱點應力法是通過直接分析焊趾處零點位置的應力狀態(tài)來對焊接接頭處的復雜應力狀態(tài)進行評估。本文將二者相結合，以鋼制和鋁制法蘭管焊接結構作為研究對象，運用有限元數(shù)值模擬技術進行具有足夠精度的體單元建模，根據(jù)彈性力學的相關知識對有限元加載計算結果進行后處理，從而獲取多軸疲勞損傷參量。然后運用本文提出的預測方法來預測在不同路徑載荷（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，將預測