發(fā)布時間：2021-03-22 08:44

　　疲勞載荷是焊接結(jié)構(gòu)服役過程中最為常見的承載類型,通過焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計提高焊接結(jié)構(gòu)的疲勞承載能力對于焊接結(jié)構(gòu)服役安全具有重要的理論和工程意義。由于焊材選擇和焊接熱循環(huán)的影響,材料力學(xué)性能不均勻現(xiàn)象在焊接接頭中普遍存在,且力學(xué)性能不均勻性會對焊接接頭的力學(xué)性能和承載能力產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的焊接接頭抗疲勞設(shè)計方法大多將接頭簡化為與母材強度一致的均質(zhì)材料進行疲勞評定和抗疲勞設(shè)計,忽略力學(xué)性能不均勻?qū)附咏宇^疲勞承載能力的影響。這種簡化的設(shè)計方法對于等匹配或高匹配焊接接頭而言或許可以保證接頭的安全性,但若直接用于低匹配焊接接頭抗疲勞設(shè)計會導(dǎo)致設(shè)計結(jié)果不安全。為解決考慮力學(xué)性能不均勻性時焊接接頭的抗疲勞設(shè)計問題,本文基于等承載能力原則開展對接接頭抗疲勞設(shè)計方法的研究。本文基于三維彈性理論研究了材料力學(xué)性能不均勻?qū)缑娓浇鼞?yīng)力分布的影響,為接頭抗疲勞設(shè)計奠定基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn),異質(zhì)材料所構(gòu)成的界面附近的應(yīng)力分布受控于界面兩側(cè)材料的性能差異,其可以用界面應(yīng)力系數(shù)來表征,并且發(fā)現(xiàn)當(dāng)界面兩側(cè)材料的泊松比和楊氏模量的比值相等時界面應(yīng)力系數(shù)為零,說明此時材料性能差異的影響消失。研究通過調(diào)整幾何參量來改變非均質(zhì)焊接接頭... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

橫疲勞應(yīng)力幅下鋼結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文圖1-1橫疲勞應(yīng)力幅下鋼結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]Fig.1-1FatigueresistanceS-Ncurvesforsteel,normalstressapplications[21]圖1-2疲勞恒應(yīng)力幅下鋁合金結(jié)構(gòu)名義應(yīng)力S-N曲線族[21]Fig.1-2FatigueresistanceS-Ncurvesforaluminium,normalstress[21]1.2.2.2局部應(yīng)力法簡單結(jié)構(gòu)和良好載荷是應(yīng)用名義應(yīng)力法進行焊接結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計和評定的約束條件，而隨著世界各國工業(yè)水平的不斷發(fā)展，越來越多的大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)件被設(shè)計研發(fā)出來，并且其實際服役載荷大多是復(fù)雜且隨機的[23,24]。在這種情況下，名義應(yīng)力法的預(yù)測結(jié)果偏差較大，不再能夠很好的滿足工程設(shè)計人員的需求。研究者們發(fā)現(xiàn)，大部分情況下，對于焊接結(jié)構(gòu)尤其是大型復(fù)雜焊接結(jié)-4-

第1章緒論構(gòu)，其疲勞性能最為主要的影響因素是應(yīng)力集中程度[25,26]。一種焊接結(jié)構(gòu)或機械結(jié)構(gòu)，其最大疲勞強度實際上決定于結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度最為嚴(yán)重的部位，因為工程結(jié)構(gòu)往往就在該部位發(fā)生疲勞失效斷裂。所以如果能夠成功分析并表征結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力集中程度及其所在部位，然后建立該應(yīng)力集中程度與結(jié)構(gòu)疲勞壽命的關(guān)系，就可以更加準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)構(gòu)疲勞壽命及失效破壞位置�；谶@一認(rèn)識，研究者們將研究重點投向結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度的分析和表征，局部應(yīng)力法應(yīng)運而生。目前表征焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中程度的參數(shù)包括被列入IIW焊接結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計規(guī)范中的結(jié)構(gòu)熱點應(yīng)力（如圖1-3所示）、等效缺口應(yīng)力（如圖1-4所示），近幾年發(fā)展起來并被寫入美國ASM標(biāo)準(zhǔn)中的具有有限元網(wǎng)格不敏感性的結(jié)構(gòu)應(yīng)力[27]（如圖1-5所示），以及應(yīng)力集中系數(shù)[28]、缺口應(yīng)力強度因子[29]等，本文將這些參數(shù)統(tǒng)稱為局部應(yīng)力。通過建立這些局部應(yīng)力與結(jié)構(gòu)疲勞壽命的關(guān)系，就可以得到不同結(jié)構(gòu)的局部應(yīng)力-疲勞壽命曲線，基于結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力-疲勞壽命曲線進行結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計和評定的方法可以統(tǒng)稱為局部應(yīng)力法。目前標(biāo)準(zhǔn)中列舉的局部應(yīng)力法包括結(jié)構(gòu)熱點應(yīng)力法，等效缺口應(yīng)力法、結(jié)構(gòu)應(yīng)力法等等。圖1-3結(jié)構(gòu)熱點應(yīng)力定義[21]Fig.1-3Definitionofstructuralhot-spotstress[21]圖1-4焊根和焊趾處的等效圓弧[21]Fig.1-4Fictitiousroundingofweldtoesandroots[21]局部應(yīng)力法相較于名義應(yīng)力法，更加科學(xué)的考慮了焊接結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力集中程度對焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命的決定性影響，因而對結(jié)構(gòu)的疲勞壽命預(yù)測相對更為-5-

【參考文獻】：
期刊論文
[1]焊接接頭熱影響區(qū)裂紋啟裂行為的探討[J]. 凌堃,黃笑梅.  焊接學(xué)報. 2019(01)
[2]900MPa高強鋼低匹配焊接研究及應(yīng)用[J]. 趙俊麗,尹永霞.  焊接技術(shù). 2009(09)
[3]基于等承載能力原則的低匹配對接接頭設(shè)計[J]. 趙智力,楊建國,方洪淵,伍芳斌.  焊接學(xué)報. 2008(10)
[4]金屬疲勞極限與靜強度的相關(guān)性[J]. 高玉魁,姚枚,邵培革,王仁智.  機械強度. 2001(01)
[5]單軸載荷下的無限壽命疲勞設(shè)計方法與設(shè)計數(shù)據(jù)[J]. 趙少汴.  機械設(shè)計. 1999(09)

博士論文
[1]低匹配焊接接頭彎曲等承載設(shè)計及隨焊整形[D]. 王佳杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于斷裂參量K因子的焊接接頭等承載設(shè)計[D]. 王濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[3]基于等承載能力原則的高強鋼低匹配焊接接頭設(shè)計[D]. 趙智力.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于斷裂參量K的船用945鋼對接接頭抗沖擊等承載設(shè)計[D]. 雷靖.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[2]沖擊載荷下高強鋼對接接頭的等承載設(shè)計[D]. 相靚宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014



本文編號：3093955