[发明专利]一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法

摘要

本申请提供一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，所述方法包括：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型；基于焊接细节处的焊接残余应力以及车载作用下的焊接细节结构时程应力，计算焊接细节结构的真实时程应力；利用雨流计数法对所述真实时程应力进行处理，并基于处理结果计算等效应力幅和总应力循环次数；利用建立的所述全空间曲线模型，计算与所述等效应力幅相对应的疲劳寿命；基于计算的所述疲劳寿命以及所述总应力循环次数，计算焊接钢结构的疲劳损伤。本申请实施例提供的一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，能够准确计算出不同荷载和焊接残余应力水平下的疲劳损伤。

主权项

1.一种焊接钢结构的疲劳损伤计算方法，其特征在于，包括：S1：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型；S2：基于焊接细节处的焊接残余应力以及车载作用下的焊接细节结构时程应力，计算焊接细节结构的真实时程应力；S3：利用雨流计数法对所述真实时程应力进行处理，并基于处理结果计算等效应力幅和总应力循环次数；S4：利用建立的所述全空间曲线模型，计算与所述等效应力幅相对应的疲劳寿命；S5：基于计算的所述疲劳寿命以及所述总应力循环次数，计算焊接钢结构的疲劳损伤；所述建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型具体包括：S11：建立焊接细节疲劳抗力的全空间曲线模型的基本公式：S(N)＝a(N+B)^b+c   (1)其中，S为应力幅，N为所述应力幅对应的疲劳寿命，a、b、c和B为公式参数；S12：利用钢材的静力拉伸试验，获取所述钢材的极限拉伸强度σ_u；S13：将(1,σ_u)带入式(1)得：σ_u＝aB^b+c   (2)其中，1，σ_u分别为所述曲线模型的起始点对应的疲劳寿命和应力幅；S14：将(N_k,σ_k)带入式(1)得：其中，N_k，σ_k分别为所述曲线模型的第二个拐点对应的疲劳寿命和应力幅；S15：将(N_GCF,σ_GCF)带入式(1)得：其中，N_GCF，σ_GCF分别为所述曲线模型的终止点对应的疲劳寿命和应力幅；S16：联立式(2)、(3)和(4)求解得：S17：计算得到σ_GCF：其中，Hv为材料的硬度，N_GCF取为10⁹；S18：计算得到σ_k、N_k：σ_k＝0.5σ_u   (9)联立式(9)和(10)求解得到σ_k和N_k；S19：计算得到σ′_k：σ′_k＝0.9σ_u   (11)其中，σ′_k为所述曲线模型的第一个拐点对应的应力幅；S110：基于焊接细节的疲劳试验，获取不同应力幅S_i下的S‑N散点图S(N_i)＝S_i，其中，N_i为应力幅S_i对应的试验疲劳寿命，并建立试验散点图的线性回归模型：N＝f(S)＝bS+n   (12)其中，n为根据试验数据拟合的线性回归参数；S111：将式(11)带入式(12)，求解得到N′_k，所述N′_k为所述曲线模型的第一个拐点对应的疲劳寿命；S112：将b代入式(5)、(6)、(7)，计算得到a、c和B。