基于多軸準(zhǔn)則的焊接接頭缺口疲勞壽命分析.pdf

1、疲勞失效是焊接結(jié)構(gòu)最主要的破壞形式之一，鐵路機(jī)車(chē)轉(zhuǎn)向架上的焊接構(gòu)件在實(shí)際工作中往往承受多軸載荷的作用，因此發(fā)展多軸疲勞理論，建立可應(yīng)用于工程實(shí)際的多軸疲勞評(píng)估方法具有重要的實(shí)際意義。相對(duì)于單軸疲勞而言，多軸疲勞無(wú)論在力學(xué)分析方面還是物理機(jī)制方面都更為復(fù)雜，目前仍是國(guó)際疲勞研究領(lǐng)域的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。
　　目前國(guó)內(nèi)外普遍采用傳統(tǒng)的名義應(yīng)力法和結(jié)構(gòu)應(yīng)力法（熱點(diǎn)應(yīng)力法）。名義應(yīng)力法忽略了結(jié)構(gòu)焊縫細(xì)節(jié)的影響，存在名義應(yīng)力參量難以確定，與標(biāo)準(zhǔn)

2、中典型焊接接頭無(wú)法匹配的困難。結(jié)構(gòu)應(yīng)力法考慮了焊縫細(xì)節(jié)尺寸，但焊趾和焊根缺口處具有強(qiáng)烈的網(wǎng)格敏感性，容易導(dǎo)致局部應(yīng)力奇異，因此更多的情況是采用公式外推法估算焊縫熱點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)，即便如此，該方法也存在焊根處無(wú)法進(jìn)行疲勞分析的困難。為了克服傳統(tǒng)抗疲勞設(shè)計(jì)方法的缺陷，本文引入更為準(zhǔn)確可靠的缺口應(yīng)力法進(jìn)行焊接接頭的疲勞壽命研究，缺口應(yīng)力法可將不同的焊接接頭試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一疲勞壽命曲線坐標(biāo)系下。
　　鑒于當(dāng)前焊接接頭疲勞評(píng)估曲線只適用于

3、單軸加載情況，本文基于缺口應(yīng)力法和多軸準(zhǔn)則對(duì)焊接接頭進(jìn)行了多軸疲勞分析。文章選取了工程運(yùn)用中幾種常見(jiàn)的焊接接頭，通過(guò)聯(lián)合焊接接頭的多軸疲勞試驗(yàn)名義應(yīng)力數(shù)據(jù)和有限元法所計(jì)算的缺口應(yīng)力集中系數(shù)，可以獲得焊接接頭的各向缺口應(yīng)力;根據(jù)Von Mises、ⅡW和EESH三種多軸疲勞準(zhǔn)則可分別計(jì)算出其等效缺口應(yīng)力;然后采用最小二乘法分別擬合出不同的適用于多軸疲勞評(píng)估的缺口壽命S-N曲線，最后將新的多軸缺口壽命曲線應(yīng)用于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主要焊縫的疲勞壽命預(yù)