振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析.pdf

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1、机械设计与制造第11期228MachineryDesign&Manufacture2014年11月振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析张凤，李健，李鹤(东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)摘要：根据名义应力法，对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测，并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境，并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力一时间曲线。首先，应用雨流计数法得到各级应力的循环次数；然后，以BS7608标准中提供的焊缝S—N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命；最后，根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲

2、劳寿命的主要因素。分析结果表明：焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命，且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合，证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。关键词：名义应力法；疲劳寿命；雨流计数法；BS7608标准；S—N曲线；线性累积损伤理论中图分类号：TH16；TH123+．3文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)11-0228—04ForecastandAnalysisoftheWeldFatigueLifeUnderVibrationEnvironmentZHANGFeng，LIJian，LIHe(SchoolofMech

3、anicalEngineeringandAutomationNortheasternUniversity，LiaoningShenyang100819，China)Abstract：Basedonthenominalstressmethod，fat~eZofstructureweldsunderavibrationenvironmentareassessedandthefactorswh&himpactthe‘foftheweldareanalyzed．Therealvibrationenvironmentissimulatedbythevibrationtableandstrain-ti

4、mecuresofdifferentbuttweldedjointsareobtainedthroughexperimentwhwhinsuchsimulatedvibrationenvironment．Firstly，therainflowcountingmethodisappliedtogetthenumberofcyclesofeachstresslevels．Secondly，basedOnthes-Nfatiguecltr1)e$ofweldwhwhareprovidedbyBS7608standard，theweldlifeundereachstresslevelisgot．L

5、astly，accordingtotheminerlinearcumulativedamagetheory，thefatiguelifeofeveryjointiscalculatedandthefactorswhichimpactthefatiguelifeoftheweldareanalyzed．Theresultsshowthatthepresenceoftheweldreducesthefatiguelifeofthecomponentsandthelocationofthesolderjointsandthepresenceofthehighportionhaveinfluenc

6、eonthefatiguelifeoftheweld．Theresuhsofthisanalysiscoincidewiththebreakageofthebuttweldsinpracticeanditprovesthecorrectnessofthispredictionmethodofweldfatiguelife．KeyWords：NominalStressMethod；FatigueLife；RainFlowCountingMethod；BS7608Standard；S-NCurves；LinearCumulativeDamageTheory1引言易控制。为了弥补有限元方法的不足

7、可以通过实验的方法测得焊缝的名义应力，然后根据名义应力法并结合英国BS7608标准选在机械、桥梁、建筑、海洋工程等众多领域中，焊接是最主要择合适的焊缝等级来预估焊缝的疲劳寿命。BS7608标准根据焊的连接方式，如矿山用车车体的连接m、重型货车转向架的连接日等接接头的几何布置和比例、承载的方向、制造和检验的方法等将多采用焊接结构。在焊接结构中焊缝是疲劳寿命的薄弱环节，焊缝处极易产生应力集中并萌生裂纹，且在强烈动载荷的作用下