[發(fā)明專利]車體焊縫疲勞壽命計(jì)算方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410100821.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN103838975A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王貴國(guó);黃振暉;蔣大旺;李榮亮;郭云健;談立成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 唐山軌道客車有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械技術(shù)，尤其涉及一種車體焊縫疲勞壽命計(jì)算方法及裝置。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)高速鐵路不斷投入運(yùn)營(yíng)，高速動(dòng)車組的可靠性面臨考驗(yàn)，車體焊接構(gòu)架是最需要關(guān)注的部位，焊接構(gòu)架一般的失效均為焊接結(jié)構(gòu)中焊縫處的疲勞破壞。

高速列車鋁合金車體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊縫數(shù)量大，焊縫間位置關(guān)系復(fù)雜。目前，對(duì)高速列車車體的焊縫疲勞壽命評(píng)估很少，有的也只是基于名義應(yīng)力法的焊接結(jié)構(gòu)疲勞分析的標(biāo)準(zhǔn)，如：英國(guó)的BS7608，除了工程應(yīng)用中焊接接頭分類難以把握外，當(dāng)用有限元法計(jì)算名義應(yīng)力時(shí)，由于有限元分析過程中焊接部位網(wǎng)格劃分及網(wǎng)格尺寸對(duì)該區(qū)域名義應(yīng)力值影響較大，所以難以獲得焊縫上的精確的名義應(yīng)力值。因此，名義應(yīng)力法得出的疲勞分析數(shù)據(jù)誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種車體焊縫疲勞壽命計(jì)算方法及裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中采用名義應(yīng)力法得出的焊縫疲勞壽命分析數(shù)據(jù)誤差較大的問題。

第一方面，本發(fā)明提供一種車體焊縫疲勞壽命計(jì)算方法，包括：

獲取不同疲勞強(qiáng)度工況下車體的載荷；

根據(jù)所述車體的幾何模型建立有限元模型；其中，所述有限元模型包括所述車體的焊縫的節(jié)點(diǎn)；

將所述載荷加載到所述有限元模型上計(jì)算所述焊縫的結(jié)構(gòu)應(yīng)力；

根據(jù)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算所述焊縫的疲勞壽命。

可選地，所述將所述載荷加載到所述有限元模型上計(jì)算所述焊縫的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，包括：

將所述載荷加載到所述有限元模型上根據(jù)有限元方法計(jì)算得出所述焊縫的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的沿y軸方向的節(jié)點(diǎn)力F_y和沿x軸方向的節(jié)點(diǎn)彎矩M_x；

根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)力F_y和節(jié)點(diǎn)彎矩M_x計(jì)算所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的線載荷f_y和線彎矩m_x，并將所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的線載荷f_y和線彎矩m_x轉(zhuǎn)換成沿y'軸方向的線載荷f_y'和沿x'軸方向的線彎矩m_x'；其中所述y'軸為與所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)沿焊縫方向垂直的方向，所述x'軸為所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)沿焊縫的方向；

由所述線載荷f_y'和所述線彎矩m_x'根據(jù)計(jì)算得出所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力σ_s；其中所述t為所述車體焊縫處材料的厚度。

可選地，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算所述焊縫的疲勞壽命，包括：

根據(jù)所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算所述焊縫的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的疲勞壽命其中所述所述C與h為主S-N曲線試驗(yàn)常數(shù)，所述m為常數(shù)，所述I(r)為描述載荷模式效應(yīng)的函數(shù)，其中所述r為彎曲比σ_b/σ_s。

第二方面，本發(fā)明提供一種車體焊縫疲勞壽命計(jì)算裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取不同疲勞強(qiáng)度工況下車體的載荷；

模型建立模塊，用于根據(jù)所述車體的幾何模型建立有限元模型；其中，所述有限元模型包括所述車體的焊縫的節(jié)點(diǎn)；

處理模塊，用于將所述載荷加載到所述有限元模型上計(jì)算所述焊縫的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算所述焊縫的疲勞壽命。

可選地，所述處理模塊，具體用于：

將所述載荷加載到所述有限元模型上根據(jù)有限元方法計(jì)算得出所述焊縫的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的沿y軸方向的節(jié)點(diǎn)力F_y和沿x軸方向的節(jié)點(diǎn)彎矩M_x；

根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)力F_y和節(jié)點(diǎn)彎矩M_x計(jì)算所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的線載荷f_y和線彎矩m_x，并將所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的線載荷f_y和線彎矩m_x轉(zhuǎn)換成沿y'軸方向的線載荷f_y'和沿x'軸方向的線彎矩m_x'；其中所述y'軸為與所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)沿焊縫方向垂直的方向，所述x'軸為所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)沿焊縫的方向；

由所述線載荷f_y'和所述線彎矩m_x'根據(jù)計(jì)算得出所述各個(gè)節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)應(yīng)力σ_s；其中所述t為所述車體焊縫處材料的厚度。

可選地，所述處理模塊，具體用于：