[發明專利]考慮焊接殘余應力的鋼橋構造細節S-N曲線的確定方法

有效

• 申請號: 201710213350.X
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107103121B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 劉沐宇;鄧曉光;盧志芳;羅洪界
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;王淳景

1.一種考慮焊接殘余應力的鋼橋構造細節S-N曲線的確定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、獲得鋼橋構造細節的焊接殘余應力σ_res；

S2、獲得考慮焊接殘余應力的材料S-N曲線修正公式：

S201、選取材料的S-N曲線：lgN+mlgσ＝C (1)，式中，N為疲勞次數，σ為疲勞強度，m、C為與材料有關的常數；

S202、考慮步驟S1中焊接殘余應力σ_res對疲勞強度的影響：式中，為考慮焊接殘余應力的疲勞強度，為不考慮焊接殘余應力的疲勞強度，σ_u為材料極限抗拉強度；

S203、獲得考慮焊接殘余應力的材料S-N曲線修正公式：選取低周疲勞階段的(500，σ₅₀₀)作為S-N曲線的拐點，σ₅₀₀為材料S-N曲線中疲勞次數為500時對應的疲勞強度，通過公式(2)獲得考慮焊接殘余應力的1×10⁷次對應的疲勞強度為材料S-N曲線中疲勞次數為1x10⁷時對應的疲勞強度，并將作為S-N曲線的另一拐點，(500，σ₅₀₀)和兩個拐點需滿足新的曲線，

lg500+m'lgσ₅₀₀＝C' (3)

由公式(3)和(4)推導出

得到考慮焊接殘余應力的材料S-N曲線修正公式：

S3、根據考慮焊接殘余應力的材料S-N曲線，計算不同應力水平疲勞荷載下構造細節焊趾處的疲勞壽命，建立構造細節名義應力和焊趾處疲勞壽命的對應關系，獲得考慮焊接殘余應力的鋼橋構造細節S-N曲線。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1具體包括以下步驟：建立焊接構造細節有限元模型，對焊接過程進行數值模擬，計算出合理的焊接溫度場，然后將熱分析單元轉換為結構分析單元，引入高溫條件下鋼材的力學性能參數及其邊界條件，調用溫度場計算結果，分析得到構造細節焊接殘余應力場分布。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S3具體包括以下步驟：建立構造細節有限元模型，通過對構造細節施加不同應力水平的一組軸向疲勞荷載F_i，提取不同荷載水平下最危險點的應力，并通過考慮焊接殘余應力的S-N曲線，獲得對應的構造細節名義應力σ_i和焊趾處結構的疲勞壽命N_i，采用最小二乘法獲得考慮焊接殘余應力的鋼橋構造細節S-N曲線。