[發(fā)明專利]含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強度因子的推導方法及應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010615638.8
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102176212A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建國;王濤;方洪淵;劉雪松;董志波;張勇;張敬強;王佳杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強度因子的推導方法，其特征在于：所述推導方法的具體過程為：

步驟一、解析計算只考慮焊縫余高h時的應(yīng)力強度因子公式：

對于無窮大板、含中心穿透裂紋受均勻拉應(yīng)力時的Westcrgacrd應(yīng)力函數(shù)是：

ZI(z)=σzz2-a2---(5)]]>

式中：σ——工作應(yīng)力；

z——復變量；

a——中心裂紋尺寸的一半；

參考(5)式，設(shè)含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭形式的裂紋體受拉伸載荷作用時的應(yīng)力函數(shù)為：

ZI(z)=czz2-a2---(6)]]>

其中c為待定系數(shù)；

通過對接接頭的內(nèi)外力平衡，確定待定系數(shù)c；由于對接接頭的對稱性，取對接接頭的左半部分來分析，則有

σy|y=0,x>a=[ReZI(z)-yImZI′(z)]|y=0,x>a=cxx2-a2---(7)]]>

由∑Y＝0，即通過對接接頭的左半部分在y方向內(nèi)外力的平衡，

∫at+hcxx2-a2dx=σt---(8)]]>

得：

c=σt(t+h)2-a2---(9)]]>

將(9)代回(6)式，可得含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭受拉伸載荷作用時的近似應(yīng)力函數(shù)為：

ZI(z)=σtz(t+h)2-a2z2-a2---(10)]]>

于是，可得應(yīng)力強度因子為(式(11)是只考慮焊縫余高h時的應(yīng)力強度因子公式)：

KI=lim|ξ|→02πξZI(ξ)=t(t+h)2-a2σπa---(11)]]>

其中ξ＝z-a，也為一復變量；

步驟二、確定考慮蓋面焊道半寬w和焊趾圓弧過渡半徑r影響的系數(shù)：考慮w和r影響的含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭的應(yīng)力強度因子公式應(yīng)該為：

KI=ft(t+h)2-a2σπa---(12)]]>

只要確定了系數(shù)f就能夠確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭的應(yīng)力強度因子公式；通過大量有限元計算，并且回歸分析，確定f為：

f=1+(0.85038+0.84549hh+t)exp[-(w-h(2r-h)t+h)0.17841+0.63191hh+t0.3+0.6ht]---(13)]]>

步驟三、確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭的應(yīng)力強度因子公式：

結(jié)合步驟一和步驟二的結(jié)果，給出含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭的應(yīng)力強度因子公式：

KI={1+(0.85038+0.84549hh+t)exp[-(w-h(2r-h)t+h)0.17841+0.63191hh+t0.3+0.6ht]}t(t+h)2-a2σπa---(14)]]>

式中：

w——蓋面焊道半寬；

r——焊趾圓弧過渡半徑；

h——焊縫余高；

t——板厚的一半；

a——中心裂紋尺寸的一半；

a_c——對接接頭臨界裂紋尺寸的一半；

σ——工作應(yīng)力。