[发明专利]焊接结构多轴疲劳寿命评估方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊接疲劳结构分析方法，尤其涉及一种焊接结构多轴疲劳寿命的评估方法。

背景技术

海洋平台焊接结构处于多轴疲劳损伤状态。一是焊接结构本身受到不同类型载荷的联合作用；二是焊接部位复杂的几何外形，导致局部区域处于多向应力状态。

目前，规范上主要基于单轴疲劳方法来评估海洋平台的疲劳寿命，是导致疲劳断裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。国际上，虽然提出了多种多轴疲劳寿命评估方法，但是到目前为止，还没有方法可以应用于实际复杂的海洋平台焊接结构。

热点应力法已成为工程上最受欢迎的焊接结构疲劳寿命评估方法。从工程应用角度来看，国际上最新的成果是基于热点应力法并结合修正沃勒曲线法MWCM评估焊接接头的多轴疲劳寿命，但是该方法只能处理载荷类型和结构形式都非常简单的焊接接头，其主要原因是利用结构表面应力插值获得的应力难以处理实际海洋平台焊接结构焊趾处复杂且不断变化的应力状态。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种焊接结构多轴疲劳寿命评估方法，具有如下步骤：

—建立待测定焊接结构的有限元模型；在焊接结构处施加多种实验载荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有节点的结构应力张量[σ]；

—根据节点的结构应力张量[σ]计算节点对应的载荷比例系数R，进而确定应力峰值临界点的位置；使用插值的方法得到所述应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]；

—根据应力峰值临界点的结构应力张量[σ_CPSP]计算得出疲劳寿命临界损伤面的最大剪应力和正应力范围，应用联合多轴疲劳寿命预测方法MWCM进行多轴疲劳寿命预测。

所述应力峰值临界点定义：

焊趾处切口应力σ(x)在板厚方向的分布分解为三部分：膜应力σ_m，弯曲应力σ_b和非线性应力峰值σ_nlp；计算公式分别如下：

σm=1t∫0tσ(x)dx---(1)]]>

σb=6t2∫0tσ(x)(t2-x)dx---(2)]]>