焊接构件虚拟疲劳仿真分析

针对焊接结构中焊缝经常出现疲劳破坏的问题,提出虚拟疲劳试验方法.利用有限元数值仿真结果及焊接接头S-N曲线数据,在计算机中模拟疲劳试验过程,完成对焊接结构件疲劳寿命的预测.通过对焊接构件的疲劳寿命仿真分析,证明此抗疲劳设计方法可行.     

基于不同S-N曲线的横向十字焊接接头疲劳寿命预测

通过疲劳分析软件MSC.Fatigue自动生成了3种不同S-N曲线,即试验S-N曲线、经验S-N曲线和标准S-N曲线,考虑了残余应力、平均应力、接头外形对焊接疲劳的影响,并按相关规则修正后对碳钢Q235B十字焊接接头进行了疲劳寿命预测,并进行了比较分析.结果表明,基于MSC.Fatigue的S-N曲线法模拟的焊接接头疲劳损伤部位及损伤程度与试验结果一致;试验S-N曲线预测值与标准S-N曲线预测值偏差在7.9%~28%,与经验S-N曲线预测值偏差3.3%~19%,经验S-N曲线预测结果偏高,而标准S-N曲线预测结果相对比较保守.     

不锈钢车体点焊接头疲劳特性分析

为获取不锈钢车体点焊结构的疲劳特性，提出了一种用于点焊疲劳寿命评估的S-N曲线和P-S-N曲线. 首先，对点焊试件进行拉剪疲劳试验，得到点焊试件的疲劳寿命. 然后，建立点焊试件体单元和壳单元有限元模型，并将仿真结果与准静态试验结果对比，验证了壳单元有限元模型的准确性. 之后，基于Rupp法得到点焊试件的等效结构应力，并根据等效结构应力和试验寿命得到点焊试件在不同应力比下的S-N曲线. 为了消除应力比对S-N曲线的影响，基于Goodman修正法将非对称循环下的结构应力当量为对称循环下的结构应力，得到了点焊试件的基本S-N曲线. 最后，根据三种方法绘制出了点焊的P-S-N曲线，对比得到基于破坏率的方法一和基于等效寿命的方法三能够较为准确地预测点焊的真实寿命，为点焊结构的设计及寿命预测提供一定的参考.     

基于有限元法的冲焊式后桥壳疲劳寿命分析

以大江二代冲焊式后桥壳为研究对象,利用ANSYS对该后桥桥壳进行在驱动力工况下的静力结构分析.通过计算得出驱动后桥疲劳计算的S-N曲线.将ANSYS静力结构分析结果及S-N曲线导入 FE-SAFE疲劳分析软件,并加载载荷谱后,对后桥壳疲劳情况进行仿真.仿真结果表明,驱动后桥疲劳失效最容易发生在桥壳冲焊处.     

基于热点S-N曲线的Q235B焊接接头疲劳评定的数值模拟

在有限元技术的支撑下,通过热点应力法和回归计算获取焊接接头热点S-N曲线相关参数,在有限元疲劳软件MSC.FATIGUE中实现中值热点S-N曲线的生成和修正,并比较试验疲劳寿命和模拟疲劳寿命.模拟结果表明:通过热点应力法得到的不同热点S-N曲线经过修正后,获取的Q235B钢焊接接头的疲劳强度与国际焊接学会推荐值基本符合,采用IIW推荐的一条热点S-N曲线可以实现Q235B钢对接接头和非承载十字接头的寿命估测,且结果与试验符合较好,与理论一致.     

基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证

Verity方法是计算焊缝疲劳寿命的最新方法.该方法是在有限元计算过程中,将焊趾处结点载荷向单元边分布载荷进行等效转换,以薄膜应力解析公式求解焊趾处结构应力,实现了结构应力对有限元网格不敏感方法.Verity方法还基于Paris断裂力学公式,推导了以等效结构应力幅为参数的主S-N曲线方程.为验证Verity方法的有效性,以装甲钢T形焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验.结果表明,采用Verity方法计算结构应力具有网格不敏感特性,根据主S-N曲线方程计算结果与试验值较为接近,和其它传统焊缝疲劳评估方法相比,Verity方法计算精度高,优势明显.     

压裂泵泵头体材料的疲劳实验与疲劳寿命预估

基于某型压裂泵泵头体材料25CrNi2.5MoV低碳合金钢的力学性能参数,采用成组法进行7个应力水平下的疲劳实验,运用最小二乘法对S-N曲线进行拟合,将S-N曲线导入到有限元软件中的材料库;建立泵头体三维模型,设置123、110、100、85 MPa四种不同工况载荷,进行泵头体疲劳有限元仿真分析。仿真模拟结果确定了压裂泵泵头体在额定载荷下的疲劳寿命,这为泵头体的工程应用提供了理论参考。     

焊接结构模态结构应力法程序开发及工程应用

主S-N曲线法作为疲劳计算的新方法在焊接结构疲劳分析中被广泛采用.为了实现该方法在试验载荷下基于稳态动力学计算结果开展焊接结构疲劳寿命预测,首先引入台架模型作为边界条件,实现将试验载荷作为仿真分析的输入,基于模态叠加法的稳态动力学理论获得较准确的焊缝动态响应.其次在主S-N曲线法的准静态计算流程基础上,扩展其内涵,提出基于模态结构应力叠加的动态结构应力计算方法,该方法将稳态动力学计算的模态坐标与焊缝的模态结构应力进行叠加,实现动态结构应力计算及动态等效结构应力计算,再采用主S-N曲线进行寿命评估预测.进一步开发了焊接结构模态结构应力法疲劳评估软件,基于该软件开展了车体疲劳评估和疲劳试验对比.结果表明,该方法比传统方法更能有效地识别出动态加载下车体的疲劳破坏部位,验证了该方法在试验动态载荷加载下开展焊接结构疲劳评估的有效性和优越性,为研究焊接结构疲劳寿命评估理论和拓展主S-N曲线法提供了技术基础.     

基于缺口应力法的场桥导轨焊接结构疲劳性能评估

为研究焊接工艺对场桥导轨疲劳性能的影响,应用缺口应力法对试件的疲劳性能进行评估.建立了场桥导轨试件的有限元模型,分析了试件形状、尺寸、边界条件对缺口应力值的影响,并根据计算结果绘制了场桥导轨试件的S-N中值曲线和设计曲线.结果表明,试件的形状、尺寸和边界条件均对缺口应力值有一定的影响.缺口应力法适用于场桥导轨焊接结构的疲劳评估,其计算结果可以反映这些客观因素的影响,降低试验数据的离散性,当试件形状相差不大时,以缺口应力表示的试验数据可以用一条S-N曲线进行表征.     

不锈钢点焊接头S-N曲线转折点的优化过渡

基于成组法、升降法试验,绘制出不锈钢点焊接头S-N曲线,根据所绘制的S-N曲线和升降法试验数据分析比较确定S-N曲线在转折点处需要进行转折过渡.为了使制定出的S-N曲线和转折点疲劳寿命N₀具有更好的实际工程应用价值,提出了过渡点处采用变斜率斜线段连接的理论及方法.通过试验验证了S-N曲线转折点处采用变斜率斜线段过渡方法的可行性,并对两条曲线进行了比较分析.结果表明,利用新方法绘制的S-N曲线能更准确的显示点焊接头的性能.