王富康，周韶泽，陈秉智

(大连交通大学机车车辆工程学院 辽宁 大连 116028)

0 引 言

焊接作为金属结构中常用的既经济又高效的连接方式，广泛应用于石油管材、机械结构、车辆工程、船舶及桥梁等领域中[1]。对焊接结构而言，焊缝往往是其薄弱环节，疲劳失效常见于焊缝位置。疲劳是在交变载荷作用下，材料结构经历一定的循环次数后发生的失效，通常根据循环次数的高低将疲劳分为高周疲劳与低周疲劳。

对于高周疲劳的解析，传统的名义应力法和具有网格不敏感性的结构应力法已在工程中得到大量应用[2-4]。低周疲劳在工程中也较为常见，如汽轮机转子在启动或停止工作的瞬间因热应力与离心力作用而产生的疲劳[5]；海底输油管道焊接接头在流体交变载荷作用下的疲劳等。由于疲劳产生的周期往往较长，因此准确地预测疲劳寿命对于工程结构的安全服役具有重要意义。

在低周疲劳寿命的预测方面，Wetzel根据“Manson-Conffin方程”提出了局部应力应变法[6]。英国学者Taylor提出缺口局部应变力学参量描述破坏的方法，引入临界距离法，从结构局部破坏机理上实现了疲劳强度的预测[7]。这两种方法均是基于材料的物理变形，通过形变量参数对寿命进行预测。有限元分析时，形变量无法与高周疲劳分析时使用的应力分析方法相统一，无法使得高周疲劳分析与低周疲劳分析统一。2007年，基于主S-N曲线的结构应力法成为ASME标准。为解决低周疲劳伪弹性算法的局限性，密歇根大学董平沙教授结合结构应力与弹塑性力学提出的结构应变法，将焊接接头的低周疲劳寿命预测评估方法与高周疲劳的方法在形式上实现了统一[8]。……