不同标准的钢结构焊接细节疲劳设计S-N曲线比较

《不同标准的钢结构焊接细节疲劳设计S-N曲线比较》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据第10期(总第428期)内燃机车2009年10月亡石N哆备e；玉5=吨事舟e写吨手；、s牙世务试验·研究e驽吧届屯乒^筝寄e岛、=；^o寄吧手^g争不同标准的钢结构焊接细节疲劳设计S一Ⅳ曲线比较周张义，李芾，卜继玲，安琪(西南交通大学机车车辆工程系，四川成都610031)摘要：针对基于名义应力的焊接结构疲劳分析，主要列举了6种当前国际上应用较为广泛的结构设计标准提供的疲劳设计卜Ⅳ曲线。对其间存在的异同进行了全面对比分析。在此基础上，提出了国内铁道车辆产品在各焊接承栽部件的疲劳寿命预测研究中，宜应用最新的IIW疲劳设计规范提供的s—-Ⅳ曲线数据库，并在今后可能制定行业标准时作为重点参

2、考。1引言关键词：设计标准；钢结构；焊接细节；疲劳设计；名义应力；卜Ⅳ曲线；铁道车辆中图分类号：TG405文献标识码：A文章编号：1003-1820(2009)10-0001-06近年来，鉴于运用中频繁发生焊缝接头的早期疲劳破坏¨。3J，铁道车辆各焊接承载部件的疲劳寿命问题得到了广泛关注【4“J。由于现行行业标准，如TB、UIC系列标准，对结构疲劳评定基本采用疲劳极限法，仅提供了以Goodman疲劳极限线图表征的许用疲劳强度数据，对疲劳寿命预测应用的累积损伤法所必须的s—Ⅳ曲线数据未作出规定。因此，当前对铁道车辆焊接结构的疲劳寿命预测研究，主要是在分析和参考其他行业特别是国外各相关设计规范

3、基础上，借鉴应用其提供的标准化疲劳设计卜Ⅳ曲线数据于实际工程分析之中。基于典型焊接细节疲劳强度数据的名义应力S—Ⅳ曲线法，是当前主要应用的有限寿命疲劳设计方法，国内外众多现行工业规范均建立起了标准化的分析程序和支撑数据库。然而尽管对名义应力法的基本原理规定是相同的，但各标准间却存在或多或少的差异。特别是作为疲劳累积损伤计算收稿日期：2009-03-04基金项目：国家科技支撑计划项目(2007BAG05806)；教育部高等学校骨干教师资助计划项目作者简介：周张义(19s2一)，男，山西霍州人，博士研究生。的重要输入数据之一，由实验室疲劳试验测定的反映各典型焊接细节疲劳性能的卜Ⅳ曲线，在不同标

4、准间的差异较大。鉴于此，本文主要列举了6种在国内外应用较为广泛的结构设计标准中提供的钢结构焊接细节疲劳设计

5、s—Ⅳ曲线，对其间的异同进行了分析和比较，在此基础上提出了国内铁道车辆行业在当前工程应用及今后制定行业设计标准时，宜借鉴及采用的相关处理方法和卜Ⅳ曲线数据。2StuN曲线的数学表征s—Ⅳ曲线是表征材料、典型结构细节或整个零部件不同外加应力水平与对应疲劳寿命间关系的数学方法，其反映了结构自身所具备的疲劳抗力性能，是金属部件尤其是焊接结构有限寿命设计所必备的重要数据。名义应力法中，各类典型焊接细节及构件的疲劳强度通常使用一组应力参数为应力范围的S—JI、r曲线表征。同时考虑到疲劳性能的离

6、散性和确保设计具有足够安全性，基本疲劳强度S—-Ⅳ曲线为经数理统计处理得到的具有特定存活率的卜Ⅳ曲线。正应力ls—Ⅳ曲线一般应用式(1)确定，切应力S_Ⅳ曲线使用类似的方程：lgⅣ=]gC^一m·lg△盯～1，，、lgc^：lg氏％一d．t，ju’万方数据2内燃机车2009钜式中：Atr。。。为加载循环的名义正应力范围水平；N为用应力循环次数表征的疲劳寿命；m为双对数坐标系下正应力S—-Ⅳ曲线斜率的负倒数；lgC，。为具有Ps存活率的正应力争_Ⅳ曲线在lgN轴上的截距；IgCso％为具有50％存活率的正应力争-Ⅳ曲线在lgN轴上的截距；t，为假设l昏Ⅳ服从正态分布下的标准差；d为P。存活率

7、对应的标准正态偏量，表1列出了常用存活率对应的标准正态偏量值。表1常用存活率及对应的标准正态偏量值存活率／％5084．1390．3297．7399．87标准正态偏鼍01．01．32．03．03标准化数据对比3．1名义正应力S—．Ⅳ曲线图1所示为GB50017川中提供的名义正应力S一Ⅳ曲线，该标准主要针对国内土木及建筑行业的钢结构设计，以下简称GB；图2所示为英国标准学会BS7608标准【8o中提供的名义正应力s—Ⅳ曲线，该标准是在BS5400—10(英国桥梁设计规范一疲劳实用规程》基础上，补充完善而制定的英国统一钢结构疲劳设计及评定规范，以下简称BS；图3所示为日本钢结构协会的钢结构疲劳设

8、计建议归1中提供的名义正应力s—Ⅳ曲线，以下简称JSSC；图4所示为美国焊接学会AWSD1．1／D1．1M标准¨刚中提供的名义正应力s—Ⅳ曲线，该标准为美国焊接钢结构设计的基础性规范，以下简称AWS；图5所示为国际焊接学会IIWdoc．XIII一1965—03／XV一1127—03【1u中提供的名义正应力刚曲线，其为国际焊接学会发布的焊接结构疲劳设计建议文档，以下简称IIW；图6所示为美国铁路学会系列标准新造货车的疲劳设