[發明專利]一種焊接鋼結構的疲勞損傷計算方法

有效

• 申請號: 201610165570.5
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105628373B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 宋永生;丁幼亮;李愛群
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01N3/32
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種焊接鋼結構的疲勞損傷計算方法，其特征在于，包括：

S1：建立焊接細節疲勞抗力的全空間曲線模型；

S2：基于焊接細節處的焊接殘余應力以及車載作用下的焊接細節結構時程應力，計算焊接細節結構的真實時程應力；

S3：利用雨流計數法對所述真實時程應力進行處理，并基于處理結果計算等效應力幅和總應力循環次數；

S4：利用建立的所述全空間曲線模型，計算與所述等效應力幅相對應的疲勞壽命；

S5：基于計算的所述疲勞壽命以及所述總應力循環次數，計算焊接鋼結構的疲勞損傷；

所述建立焊接細節疲勞抗力的全空間曲線模型具體包括：

S11：建立焊接細節疲勞抗力的全空間曲線模型的基本公式：

S(N)＝a(N+B)^b+c (1)

其中，S為應力幅，N為所述應力幅對應的疲勞壽命，a、b、c和B為公式參數；

S12：利用鋼材的靜力拉伸試驗，獲取所述鋼材的極限拉伸強度σ_u；

S13：將(1,σ_u)帶入式(1)得：

σ_u＝aB^b+c (2)

其中，1，σ_u分別為所述曲線模型的起始點對應的疲勞壽命和應力幅；

S14：將(N_k,σ_k)帶入式(1)得：

其中，N_k，σ_k分別為所述曲線模型的第二個拐點對應的疲勞壽命和應力幅；

S15：將(N_GCF,σ_GCF)帶入式(1)得：

其中，N_GCF，σ_GCF分別為所述曲線模型的終止點對應的疲勞壽命和應力幅；

S16：聯立式(2)、(3)和(4)求解得：

S17：計算得到σ_GCF：

其中，Hv為材料的硬度，N_GCF取為10⁹；

S18：計算得到σ_k、N_k：

σ_k＝0.5σ_u (9)

聯立式(9)和(10)求解得到σ_k和N_k；

S19：計算得到σ′_k：

σ′_k＝0.9σ_u (11)

其中，σ′_k為所述曲線模型的第一個拐點對應的應力幅；

S110：基于焊接細節的疲勞試驗，獲取不同應力幅S_i下的S-N散點圖S(N_i)＝S_i，其中，N_i為應力幅S_i對應的試驗疲勞壽命，并建立試驗散點圖的線性回歸模型：

N＝f(S)＝bS+n (12)

其中，n為根據試驗數據擬合的線性回歸參數；

S111：將式(11)帶入式(12)，求解得到N′_k，所述N′_k為所述曲線模型的第一個拐點對應的疲勞壽命；

S112：將b代入式(5)、(6)、(7)，計算得到a、c和B。

2.根據權利要求1所述的焊接鋼結構的疲勞損傷計算方法，其特征在于，所述利用雨流計數法對所述真實時程應力進行處理，并基于處理結果計算等效應力幅和總應力循環次數具體包括：

S31：采利用雨流計數法對所述真實時程應力進行處理，得到應力幅SA_i和與所述應力幅SA_i對應的應力循環次數n_i；

S32：根據下述公式計算等效應力幅SAeq和總應力循環次數N：

N＝∑n_i。

3.根據權利要求2所述的焊接鋼結構的疲勞損傷計算方法，其特征在于，按照以下公式計算與所述等效應力幅相對應的疲勞壽命N_eq：