复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法.pdf

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1、第30卷第5期2017年5月中国公路学报V01．30No．5ChinaJ．Highw．Transp．May2017文童编号：10017372(2017)05—0097—07复杂应力场下焊接接头疲劳寿命评估的热点应力法，-'、，l'、，—山—，一，，H揭志羽1’2，李亚东1，卫(1．西南交通大学土木工程学院，四川成都610031；2星1，肖东涛1，刘茂坤1宁波大学建筑工程与环境学院，浙江宁波315211)摘要：为了研究复杂应力场对焊接接头疲劳寿命的影响规律，针对不同倾角(口一0。，15。，30。，45。)全熔透承载角焊缝十字形焊接接头，进行了轴向拉伸疲劳试

2、验和有限元数值模拟。采用线性外推法、二次外推法和1mm法来计算焊趾处的热点应力，通过有限元网格敏感性分析确定合适的网格尺寸，得到了热点正应力和热点剪应力集中系数随倾角的变化规律。分别基于等效应力法、相互作用方程法和双参数临界面法对焊接接头的疲劳寿命进行评估，并与试验结果进行对比。结果表明：当最小网格尺寸分别小于0．It和0．03t时，外推法和1mm法可以忽略其对热点应力的影响；热点剪应力集中系数普遍大于热点正应力集中系数；随着焊缝倾角的增大，疲劳寿命越来越大，15。，30。和45。倾角的疲劳寿命试验结果分别是o。倾角的1．26，1．52和2．38倍；当焊

3、缝倾角为30。和45。时，相互作用方程法和双参数临界面法预测的疲劳寿命误差较大且偏于危险，而等效应力法预测的疲劳寿命与试验值吻合较好且偏于安全，因此推荐采用线性外推法计算热点应力，用等效应力法来预测复杂应力场下焊接接头的疲劳寿命。关键词：桥梁工程；疲劳寿命评估；热点应力法；倾斜焊接接头；复杂应力场中图分类号：U441．4文献标志码：AHotSpotStressMethodforFatigueLifeAssessmentofWeldedJointsUnderComplexStressFieldsJIEZhi—yul’2，LIYa—don91，WEIXin9

4、1，XIAODong—ta01，I．IUMao—kunl(1．SchoolofCivilEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，Sichuan，China；2．SchoolofArchitectural，CivilEngineeringandEnvironment，NingboUniversity，Ningbo315211，Zhejiang，China)Abstract：Inordertoinvestigatetheeffectofcomplexstressfieldsonfatigue

5、lifeofweldedjoints．axialtensionfatiguetestsandfiniteelementnumeriealsimulationwerecarriedoutforfullpenetrationload—carryingfilletcruciformweldedjointswithdifferentinclinedangles(口一0。，15。，30。，45。)．Thelinearextrapolationmethod．thequadraticextrapolationmethodandthe1mmmethodwereusedt

6、ocalculatehotspotstressesofweldtoes．Thesuitablemeshsizesweredeterminedbyfiniteelementmeshsensitivityanalysisandconcentrationfactorsofhotspotnormalandshearstressvaryingwithinclinedangleswereobtained．Fatiguelivesofweldedjointswereassessedbasedontheequivalentstressmethod，theinteract

7、ionequationmethodandthebi—parametricalcriticalplanemethodandcomparedwithtestresults．TheresultsshowthatwhentheminimummeshsizeiSlessthan0．itand0．03t。theinfluenceofmeshsizeonhotspotstressescalculatedbytheextrapolationmethodandthe1mmmethodrespectivelycanbeignored．收稿日期：201605—06基金项目：国

8、家自然科学基金项目(51378430，51378431)；浙江省自然科学基金项目