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考虑残余应力场的焊接接头疲劳寿命评估
【机构】 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室；
【摘要】 焊接作为一种重要的连接方式广泛应用于各种工程结构中,而焊接工艺的使用使得焊缝连接处的焊趾部位易产生较大的应力集中,往往成为导致疲劳裂纹萌生的危险区域。焊接过程中通常伴随着显著的温度变化,温度梯度的存在将不可避免地导致残余应力的产生,这一效应在焊趾处及热影响区尤为显著。根据焊接工艺的不同,残余应力的大小有可能超过母材的屈服极限。在交变载荷下,残余应力场的特性对焊接接头的疲劳性能有着很大的影响。国际焊接学会(IIW)中给定的不同焊接接头的疲劳极限FAT值一般是偏于保守的,只有充分考虑残余应力的影响,才能对焊接接头的疲劳寿命进行可靠的评估。本文首先在Abaqus有限元软件中利用热-力顺序耦合分析求解的方法对SUS304钢材圆管GTA对焊接焊接过程进行了数值模拟,并将数值模拟的结果与通过试验测得的残余应力结果进行比较,验证了数值模拟的有效性。然后将数值模拟得到的残余应力场引入到焊趾危险点处临界面的构建中,对Carpinteri-Spagnoli(C-S)临界面法进行了修正,建立了考虑残余应力的焊接接头疲劳寿命评估模型。利用该模型对承受单轴、扭转、比例加载及非比例加载不同载荷模式下的T型焊接接头的疲劳寿命进行了评估,并与由疲劳试验获取的结构真实疲劳寿命进行了比较,从而验证了该模型的可靠性。
- 【会议录名称】 第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集
- 【会议名称】第十八届全国疲劳与断裂学术会议
- 【会议时间】2016-04-15
- 【会议地点】中国河南郑州
- 【分类号】TG407
- 【主办单位】中国机械工程学会、中国材料研究学会、中国航空学会、中国金属学会、中国力学学会、中国腐蚀与防护学会