基于多軸準則的焊接接頭缺口疲勞壽命分析.pdf

1、疲勞失效是焊接結構最主要的破壞形式之一，鐵路機車轉向架上的焊接構件在實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，建立可應用于工程實際的多軸疲勞評估方法具有重要的實際意義。相對于單軸疲勞而言，多軸疲勞無論在力學分析方面還是物理機制方面都更為復雜，目前仍是國際疲勞研究領域的難點和熱點問題。
　　目前國內外普遍采用傳統(tǒng)的名義應力法和結構應力法（熱點應力法）。名義應力法忽略了結構焊縫細節(jié)的影響，存在名義應力參量難以確定，與標準

2、中典型焊接接頭無法匹配的困難。結構應力法考慮了焊縫細節(jié)尺寸，但焊趾和焊根缺口處具有強烈的網格敏感性，容易導致局部應力奇異，因此更多的情況是采用公式外推法估算焊縫熱點處的應力狀態(tài)，即便如此，該方法也存在焊根處無法進行疲勞分析的困難。為了克服傳統(tǒng)抗疲勞設計方法的缺陷，本文引入更為準確可靠的缺口應力法進行焊接接頭的疲勞壽命研究，缺口應力法可將不同的焊接接頭試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一疲勞壽命曲線坐標系下。
　　鑒于當前焊接接頭疲勞評估曲線只適用于

3、單軸加載情況，本文基于缺口應力法和多軸準則對焊接接頭進行了多軸疲勞分析。文章選取了工程運用中幾種常見的焊接接頭，通過聯(lián)合焊接接頭的多軸疲勞試驗名義應力數(shù)據(jù)和有限元法所計算的缺口應力集中系數(shù)，可以獲得焊接接頭的各向缺口應力;根據(jù)Von Mises、ⅡW和EESH三種多軸疲勞準則可分別計算出其等效缺口應力;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估的缺口壽命S-N曲線，最后將新的多軸缺口壽命曲線應用于轉向架構架主要焊縫的疲勞壽命預