[发明专利]一种焊缝疲劳寿命预测方法

摘要

本发明提供了一种焊缝疲劳寿命预测方法。本发明的焊缝疲劳寿命预测方法，先通过有限元软件分析获得焊缝单元节点的节点力和力矩，然后根据做功相等原理由焊缝单元节点力和力矩计算得到相应的线性力、力矩，并通过转换计算得到焊缝厚度方向上的法向结构应力、剪切结构应力，根据裂纹在厚度方向上的实际扩展角度对其进行修正，通过经过修正的法向结构应力、剪切结构应力计算得到相应的等效的应力强度因子，从而得到在实践裂纹扩展路径上的平均等效的应力强度因子，并将其作为焊缝疲劳寿命的评价参量。本发明的方法不需要解大规模的矩阵方程，从而大大提高了计算效率；而且，本发明的方法具有计算效率高、预测精度高的优点。

主权项

1.一种焊缝疲劳寿命预测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)、基于焊缝的构造建立所述焊缝上焊缝单元的有限元模型；(2)、利用所述有限元模型计算所述焊缝上各焊缝单元节点的节点力及力矩；(3)、基于所述节点力及力矩计算所述焊缝上各焊缝单元节点的线性力和力矩；(4)、基于所述线性力和力矩，计算所述焊缝上沿焊缝厚度方向的法向结构应力和剪切结构应力；(5)、基于所述法向结构应力和剪切结构应力计算等效的应力强度因子；(6)、基于所述等效的应力强度因子计算平均等效应力强度因子；(7)、以所述平均等效应力强度因子作为所述焊缝疲劳寿命的评价参量，对疲劳试验数据进行线性回归分析，获得相应的疲劳强度曲线；(8)、基于所述疲劳强度曲线对所述焊缝的疲劳寿命进行预测，其中，所述步骤(5)包括基于下式计算等效应力强度因子：ΔKⅠ为I型应力强度因子，ΔK||为Ⅱ型应力强度因子，其中，β为与材料延展性相关的系数，Ⅰ和Ⅱ型应力强度因子分别由下式计算：其中，为应力强度因子对应膜应力的几何修正系数，a代表裂纹长度，t_r代表临界裂纹长度；为应力强度因子对应弯应力的几何修正系数；为应力强度因子对剪切应力的修正系数，σ_m＝f_y′/t， σ_b＝6M_x′/t²，τ_s为焊缝的剪切结构应力。