焊接结构抗疲劳设计若干问题的思考
2011-06-11梁树林兆文忠
大连交通大学学报 2011年5期
梁树林,兆文忠
(1.大连交通大学 交通运输工程学院,辽宁 大连 116028;2.长春轨道客车股份公司,吉林 长春 130062)
0 引言
对我国轨道交通装备可靠性而言,焊接结构的可靠性不仅涉及到设计成本、制造成本、维修成本,更涉及到服役安全这样一个重大命题,其重要性,没有人怀疑.但是,如何开展焊接结构的抗疲劳设计,如何将抽象的、空泛的概念转化为具体的、可操作的行为细节,则是需要认真思考的.
鉴于此,作者结合多年的体验提出几点看法与大家交流.
1 焊接结构抗疲劳设计中两个因素
在一些人看来,焊接结构的疲劳问题太复杂,因为焊接过程本身的热行为复杂,焊后残余应力复杂,焊接缺陷分布复杂,影响其疲劳寿命的因素更复杂,但是,透过这些复杂的现象,从哲学的角度看,可以发现:焊接结构疲劳问题的原因只有两个:“外因”与“内因”.对待焊接结构疲劳问题的态度也只有两个:“绝对”与“相对”.
1.1 关于“外因”与“内因”
所谓外因,指的是作用在焊接结构外部的、广义变化的载荷,如:规则或随机变化的载荷、变化的温度载荷等等.当我们将一个车辆投放到一个服役环境中之前,尤其是一个新的环境之前,对环境要有一个清醒的预判是相当重要的.
标准中度量焊接接头疲劳强度的S-N曲线的数学描写是[1]:

式中,C为取决于焊接接头应力集中的常数,而m是至少大于3的一个指数.
因此,寿命与应力范围的数学关系是:

显然,二者互为高度非线性的双曲线型关系……
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