[發明專利]薄壁焊接結構疲勞壽命預測方法和裝置

有效

• 申請號: 202011445140.1
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112364550B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 聶文武;毛洪海;楊延功;張欽超;楊東升;劉科
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/02;G06F119/14;G06F119/04
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;劉芳

本發明實施例提供一種薄壁焊接結構疲勞壽命預測方法和裝置，該方法包括：接收用戶輸入的目標標準樣件的疲勞試驗數據，疲勞試驗數據是對目標標準樣件進行疲勞試驗得到的，目標標準樣件包括帶有一條焊縫的標準樣件和帶有兩條焊縫的標準樣件，帶有一條焊縫的標準樣件和客車骨架的T字型結構等效，帶有兩條焊縫的標準樣件和客車骨架的十字型結構等效；對疲勞試驗數據進行數值擬合得到目標標準樣件的應力?壽命曲線；根據用戶輸入的客車骨架中焊接結構的焊接參數、計算機輔助工程CAE仿真理論和應力?壽命曲線數據，確定所述客車骨架焊接結構的疲勞壽命。本發明實施例能夠更加精確的預測客車骨架薄壁結構的焊縫處的疲勞壽命。

技術領域

本發明實施例涉及焊接疲勞分析技術領域，尤其涉及一種薄壁焊接結構疲勞壽命預測方法和裝置。

背景技術

客車骨架是由多種薄壁的型鋼焊接而成，在客車的使用過程中主要起著承載和支撐作用。客車焊接結構可靠性設計的重要指標之一是其疲勞壽命，由于焊接工藝的影響以及在復雜的使用載荷作用下，疲勞破壞往往先從骨架型鋼連接的焊縫開始。因此，有必要對焊接結構的疲勞壽命進行預測和評估，以及時、準確的判斷客車骨架的安全性能。

相關技術中，客車骨架焊接結構疲勞壽命預測使用方法是把原材料(比如焊接鋼材)做成圓棒形、在指定的加工精度等級和熱處理工藝下的標準試件，得到標準樣件在拉、壓、彎曲和扭轉作用下的疲勞壽命，從而得到的相應的應力-壽命(S-N)曲線，根據S-N曲線便可以得出焊接結構的壽命。

然而，現有的客車結構疲勞評估技術在對客車骨架結構進行可靠性疲勞評估時，僅對標準樣件進行疲勞試驗，基于標準樣件的試驗數據對焊接結構尤其是焊縫的疲勞壽命預測精度很低，且現有的焊接結構疲勞預測技術或實驗數據基本都是基于厚度在5mm以上的鋼材，而客車骨架的焊接結構使用的型鋼料厚度主要分布在1-4mm之間，屬于薄壁管件的焊接。對于薄壁管件的焊接，焊接結構尤其是焊縫的焊接工藝參數對客車骨架疲勞可靠性的影響很大，若采用現有技術同樣會導致客車骨架的薄壁型焊接結構的疲勞壽命預測精度較低。

發明內容

本發明實施例提供一種薄壁焊接結構疲勞壽命預測方法和裝置，以解決現有技術中客車骨架的薄壁型焊接結構，尤其是薄壁焊接結構的焊縫處疲勞壽命預測精度較低的問題。

本發明實施例的第一方面提供一種薄壁焊接結構疲勞壽命預測方法，包括：

接收用戶輸入的目標標準樣件的疲勞試驗數據，所述疲勞試驗數據是對所述目標標準樣件進行疲勞試驗得到的，所述目標標準樣件包括帶有一條焊縫的標準樣件和帶有兩條焊縫的標準樣件，所述帶有一條焊縫的標準樣件和客車骨架的T字型結構等效，所述帶有兩條焊縫的標準樣件和所述客車骨架的十字型結構等效；

對所述疲勞試驗數據進行擬合得到目標標準樣件的應力-壽命曲線；

根據用戶輸入的所述客車骨架中焊接結構的焊接參數、計算機輔助工程CAE仿真理論和所述應力-壽命曲線數據，確定所述客車骨架焊接結構的疲勞壽命。

可選的，所述根據用戶輸入的所述客車骨架中焊接結構的焊接參數、計算機輔助工程CAE仿真理論和所述應力-壽命曲線數據，確定所述客車骨架焊接結構的疲勞壽命，包括：

建立所述客車骨架的有限元分析模型；

在預設條件作用下，對所述有限元分析模型進行分析，以確定所述有限元模型中各個區域的應力分布信息；

根據用戶輸入的焊接結構的焊接參數，在所述有限元分析模型中的焊縫處建立焊線，得到特征有限元分析模型，所述特征有限元分析模型中的焊縫處對應的焊接參數和所述客車骨架的焊縫處的實際焊接參數相同；

根據所述特征有限元分析模型、所述應力分布信息和所述應力-壽命曲線數據，確定所述客車骨架焊接結構的疲勞壽命。

可選的，所述在預設條件作用下，對所述有限元分析模型進行分析，包括：