焊接结构多轴疲劳寿命评估方法

摘要

本发明公开了一种焊接结构多轴疲劳寿命评估方法，具有如下步骤：建立待测定焊接结构的有限元模型；在焊接结构处施加多种实验载荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有节点的结构应力张量[σ]；根据节点的结构应力张量[σ]计算节点对应的载荷比例系数R，进而确定应力峰值临界点的位置；使用插值的方法得到所述应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]；根据应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]计算得出疲劳寿命临界损伤面的最大剪应力和正应力范围，应用联合多轴疲劳寿命预测方法MWCM进行多轴疲劳寿命预测。

主权项

一种焊接结构多轴疲劳寿命评估方法，具有如下步骤：—建立待测定焊接结构的有限元模型；在焊接结构处施加多种实验载荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有节点的结构应力张量[σ]；—根据节点的结构应力张量[σ]计算节点对应的载荷比例系数R，进而确定应力峰值临界点的位置；使用插值的方法得到所述应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]；—根据应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]计算得出疲劳寿命临界损伤面的最大剪应力和正应力范围，应用联合多轴疲劳寿命预测方法进行多轴疲劳寿命预测；所述应力峰值临界点定义：焊趾处切口应力σ(x)在板厚方向的分布分解为三部分：膜应力σ_m，弯曲应力σ_b和非线性应力峰值σ_nlp；计算公式分别如下：${\sigma }_m=\frac{1}{t}{\int }_0^t\sigma \left(x\right)dx---\left(1\right)$${\sigma }_b=\frac{6}{t^2}{\int }_0^t\sigma \left(x\right)(\frac{t}{2}-x)dx---\left(2\right)$${\sigma }_{nlp}=\sigma \left(x\right)-{\sigma }_m-(\frac{2x}{t}-1){\sigma }_b---\left(3\right)$式中，t为板厚，x为当前节点与板上表面的距离；当非线性应力峰值沿着板厚方向衰减为零时，该点的切口只包含所述的膜应力和弯曲应力，该点即为所述的应力峰值临界点；在应力峰值临界点处焊趾处切口应力σ(x)与外加载荷的关系如下：$R=\frac{{\sigma }_m}{{\sigma }_m+{\sigma }_b}---\left(4\right)$所述步骤“—根据节点的结构应力张量[σ]计算节点对应的载荷比例系数R，进而确定应力峰值临界点的位置；”采用临界点拟合公式计算临界点的位置：式中，x_CPSP为临界点到板表面的距离，a＝0.06833,b＝0.06374；根据该临界点周边节点的结构应力张量，使用插值的方法计算得出临界点的结构应力张量[σ_CPSP]。