基于应变场强法的钢桥面板顶板-纵肋焊接节点疲劳寿命预测

文档摘要：钢桥面板顶板-纵肋焊接节点处疲劳现象频发,应力集中和残余应力是影响其疲劳寿命的关键因素.然而,常用评估方法大多以距焊趾/根一定距离的某一点的应力状态作为参量,忽略了焊接节点附近区域应力分布对疲劳寿命的影响.场强法可通过权函数考虑焊接节点附近区域的应力分布,因此本工作采用场强法进行顶板-纵肋焊接节点的疲劳寿命预测.基于已有疲劳试验,采用ANSYS软件建立顶板-纵肋焊接节点的有限元模型;再利用热-结构顺序耦合法计算残余应力,并施加疲劳荷载,得到应力幅最大位置的应变场强;最后,对适用于低周疲劳寿命评估的Man-son-Coffin公式进行修正,实现该节点的高周疲劳寿命预测.研究结果表明:考虑残余应力计算的疲劳寿命较不考虑时误差会减小21.2％;与名义应力法、能量法相比,采用应变场强法预测的疲劳寿命精度会分别提高31.5％、38.2％.

Abstract：Thefatiguephenomenonoccursfrequentlyatthedeck-ribweldedjointofthesteelbridgedeck,stressconcentrationandresidualstressarethekeyfactorsaffectingitsfatiguelife.However,mostcommonlyevaluationmethodstakethestressstateatacertainpositionawayfromtheweldtoe/rootasaparameter,ignoringtheinfluenceofstressdistributionneartheweldingjointonfatiguelife.Thefieldintensitymethodcanconsiderthestressdistributioninthevicinityoftheweldingjointthroughtheweightfunction.Therefore,thisarticleutilizesthefieldintensitymethodtopredictthefatiguelifeofthedeck-ribweldedjoint.Basedonanexistingfatiguetest,thefiniteelementmodelofthedeck-ribweldedjointwasestablishedbyANSYSsoftware;andthenthetheresidualstresswerecalculatedbythethermalstructuralsequencecouplingmethod.Afterapplyingthefatigueload,thestrainfieldintensityatthepositionwiththemaximumstressamplitudeareobtain.Finally,theManson-Coffinformulasuitableforlowcyclefatiguelifeassessmentwasmodifiedtoachievehighcyclefatiguelifepredictionforthisjoint.Theresearchresultsindicatethattheerroroffatiguelifeinconsiderationoftheresidualstresswas21.2％lowerthanthatwithoutconsideringtheresidualstress.Comparedwiththenominalstressmethodandtheenergymethod,thepredictedaccuracyoffatiguelifebythestrainfieldintensitymethodincreasedby31.5％and38.2％,respectively.

作者：卢海林   周佳锋   郝静   陈龙 Author：LUHailin   ZHOUJiafeng   HAOJing   CHENLong
作者单位：武汉工程大学土木工程与建筑学院,武汉430074;绿色土木工程材料与结构湖北省工程研究中心,武汉430074武汉工程大学土木工程与建筑学院,武汉430074中铁十一局集团第一工程有限公司,湖北襄阳441104
刊名：材料导报 ISTICEIPKU
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(z1)
分类号：U442.5
关键词：钢桥面板  焊接节点  疲劳寿命  应变场强法  残余应力  
Keywords：steelbridgedeck  weldingjoint  fatiguelife  strainfieldintensitymethod  residualstress  
机标分类号：TU356U663.6TG146.21
在线出版日期：2024年7月4日
基金项目：基于应变场强法的钢桥面板顶板-纵肋焊接节点疲劳寿命预测[
期刊论文]  材料导报--2024, 38(z1)卢海林  周佳锋  郝静  陈龙钢桥面板顶板-纵肋焊接节点处疲劳现象频发,应力集中和残余应力是影响其疲劳寿命的关键因素.然而,常用评估方法大多以距焊趾/根一定距离的某一点的应力状态作为参量,忽略了焊接节点附近区域应力分布对疲劳寿命的影响.场...参考文献和引证文献
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2024-10-4 00:54 上传 基于应变场强法的钢桥面板顶板-纵肋焊接节点疲劳寿命预测.pdf

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