彭李想

（大连交通大学研究生院，大连 116028）

轨道车辆转向架焊接结构可靠性设计的重要指标之一是其疲劳寿命。在复杂动载荷作用下，疲劳破坏主要从焊缝开始[1]。对于焊接结构，由于焊接接头部位存在较大的应力集中，且常伴随有各种固有的焊接缺陷（如未熔透、气泡、残余应力等），因而是最容易发生疲劳破坏的区域。各焊接接头的疲劳强度将直接决定整个焊接结构的使用是否安全。焊接结构疲劳寿命的评定主要是针对焊接接头的疲劳强度评定。基于名义应力法的焊接结构疲劳分析的标准中，如英国的BS7608[2]，除了工程应用中焊接接头分类难以把握外，当用有限元法计算应力时难以可靠地获得焊缝上的应力集中，而焊缝上的应力集中对疲劳寿命的预测极其重要。

美国ASME-2007标准中的主S-N曲线法[3]通过提取有限元分析结果的节点力，并运用解析法计算焊缝处的结构应力分布，从而获得了对有限元网格尺寸不敏感的结构应力。该方法通过对结构应力修正获得等效结构应力，并将其作为S-N曲线参量，获得了分布狭小的S-N曲线试验数据，实现了以一条主S-N曲线的模型来预测焊缝的疲劳强度，很好地解决了上述两个难题。

1 主S-N曲线法

焊接结构的疲劳裂纹是客观存在的。从力学机理上看，它的裂纹扩展过程仅是与材料性能无关的一个纯力学行为，因此其疲劳寿命可以应用断裂力学的理论求解[1]。主S-N曲线法首先将焊缝焊趾上的应力分解成两部分：一是焊接工艺过程导致的非线性自平衡应力；……