缺口应力法在铸钢节点环形对接焊缝疲劳分析中的应用

《缺口应力法在铸钢节点环形对接焊缝疲劳分析中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：TU391密级：公开UDC：624学号：150901缺口应力法在铸钢节点环形对接焊缝疲劳分析中的应用研究生姓名：金传领导师姓名：靳慧教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称力学论文答辩日期2018年6月5日二级学科名称工程力学学位授予日期2018年月日答辩委员会主席李兆霞教授评阅人S005308-1S005308-22018年6月5日硕士学位论文缺口应力法在铸钢节点环形对接焊缝疲劳分析中的应用专业名称：工程力学研究生姓名：金传领导师姓名：靳慧教授本论文获国家重点研发计划课题（2017YFC0805103）资助FatigueAnalysisofB

2、uttWeldsofCastSteelJointsbasedonNotchStressApproachADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYJinChuanlingSupervisedbyProfessorJinHuiSchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和

3、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾研究生签名：％ｂ期：ｒ东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研宄所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位，可以采用影印论文的复印件和电子文档、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文

4、被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名导师签名：略曰期：￥摘要摘要铸钢节点是一种采用预制铸型整体浇铸而成的节点，相比于传统焊接节点有着设计自由度大，外形美观以及优异的力学性能等诸多优点，因此在建筑、桥梁及海洋工程等大跨度空间结构中应用十分广泛。采用铸钢节点最大的优势是可以改善整体结构的抗疲劳性能，在承受疲劳荷载的结构众多的失效形式中，疲劳破坏是其中最主要的一种破坏形式。而铸钢节点的抗疲劳性能则主要受控于铸钢节点环形对接焊缝的抗疲劳性能，由于该焊缝结构的

5、特殊性，目前关于这方面的研究还较少，不够深入。本文以此为出发点，采用缺口应力法研究铸钢节点环形对接焊缝的疲劳性能。（1）分析了国内几种常见形式的铸钢节点环形对接焊缝结构形式及其特殊性，详细比较了名义应力法、热点应力法和缺口应力法在结构疲劳性能评估中各自的优劣，突出缺口应力法所具有的独特优势，明确缺口应力法更适合用于本文特殊焊缝的疲劳性能研究。（2）将子结构法与缺口应力法相结合运用到对接焊缝疲劳性能评估中，减少了有限元模型计算时间提高计算效率，验证了该方法在铸钢节点环形对接焊缝疲劳性能评估中的适用性。此外，在IIW规范的基础上分析了虚拟缺口半径与结构几何尺寸之间的关系，给出了与结构几何尺寸

6、相关联的虚拟缺口半径取值区间范围。其次对铸钢节点环形对接焊缝焊根处的缺口应力与结构几何尺寸之间的关系作了参数分析。（3）考虑到缺口应力法在评估结构疲劳性能时计算步骤的复杂性以及较大的计算量，本文将一种简化的外推缺口应力法应用到铸钢节点环形对接焊缝疲劳问题的研究中。首先介绍了该方法的原理，然后结合C型细节的铸钢节点对接焊缝，分析了与结构相关的重要参数并验证了在有限元计算中单元网格的敏感性，建立若干有限元模型并进行大量数值计算，依次推导出了节点在拉伸时焊趾和焊根处的缺口应力以及弯曲时焊趾处的缺口应力值。对比缺口应力法的计算结果，验证了该方法在本文研究对象中的适用性与所给出的外推公式的准确性。

7、外推缺口应力方法的应用可以为铸钢节点疲劳性能的评估提供便捷与更多的选择。（4）将数值模拟与试验数据相结合，计算了试件焊缝焊根处的缺口应力集中系数，根据缺口应力幅与疲劳寿命数据，在考虑国际焊接协会标准中所给的缺口应力疲劳寿命曲线的基础上，采用数据拟合的方法分别给出了适用于A、C两种焊接细节铸钢节点的缺口应力S-N曲线表达式，以期为今后铸钢节点环形对接焊缝疲劳性能的评估提供参考。关键词：铸钢节点，环形对接焊缝，缺口应力法，疲劳寿命评估，