焊接结构的疲劳评定方法
2016-06-05张彦华杜子瑞陶博浩
航空制造技术 2016年11期
张彦华,刘 娟,杜子瑞,陶博浩
(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京 100191)
焊接结构的疲劳往往起源于焊接接头细节局部应力应变集中区域裂纹萌生和扩展。其中焊接接头细节疲劳裂纹的萌生由焊趾(或焊根等)应力集中区的局部应力应变状态所决定,而疲劳裂纹扩展则与裂纹(包括缺口效应在内)的局部应力强度因子相关,即局部应力强度因子是焊接接头区疲劳裂纹扩展的主要控制参量。因此,焊接结构和焊接接头的疲劳强度评定需要从不同层次结构尺度进行分析。目前,焊接结构或焊接接头疲劳强度的工程评定已发展了几种层次结构尺度的方法[1-3],主要有名义应力评定方法、结构应力评定方法、局部应力应变评定方法和断裂力学评定方法。比较而言,名义应力评定方法又称为“整体法”, 局部应力应变和断裂力学评定方法称为“局部法”,结构应力评定方法是整体法与局部法之间的过渡。本文综合介绍了这几种方法在焊接结构疲劳评定中的应用。
名义应力评定方法
已有的研究表明,影响焊接接头疲劳强度的主要因素是应力范围和结构构造细节,其次是材料性质和焊接质量,而载荷循环特性的影响相对较小[4]。因此,以名义应力为基础的焊接结构疲劳设计规范通常是基于应力范围和结构细节分类进行疲劳强度设计[5],焊接结构设计疲劳载荷应力范围ΔσD不得超过特定结构细节规定的疲劳许用应力范围[ΔS],即……p>
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