焊接結構多軸疲勞壽命評估方法
【專利摘要】本發明公開了一種焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，具有如下步驟：建立待測定焊接結構的有限元模型；在焊接結構處施加多種實驗載荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有節點的結構應力張量[σ]；根據節點的結構應力張量[σ]計算節點對應的載荷比例系數R，進而確定應力峰值臨界點的位置；使用插值的方法得到所述應力峰值臨界點的結構應力張量[σCPSP]；根據應力峰值臨界點的結構應力張量[σCPSP]計算得出疲勞壽命臨界損傷面的最大剪應力和正應力范圍，應用聯合多軸疲勞壽命預測方法MWCM進行多軸疲勞壽命預測。
【專利說明】焊接結構多軸疲勞壽命評估方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種焊接疲勞結構分析方法，尤其涉及一種焊接結構多軸疲勞壽命的評估方法。
【背景技術】
[0002]海洋平臺焊接結構處于多軸疲勞損傷狀態。一是焊接結構本身受到不同類型載荷的聯合作用；二是焊接部位復雜的幾何外形，導致局部區域處于多向應力狀態。
[0003]目前，規范上主要基于單軸疲勞方法來評估海洋平臺的疲勞壽命，是導致疲勞斷裂事故仍未得到完全控制的主要原因之一。國際上，雖然提出了多種多軸疲勞壽命評估方法，但是到目前為止，還沒有方法可以應用于實際復雜的海洋平臺焊接結構。
[0004]熱點應力法已成為工程上最受歡迎的焊接結構疲勞壽命評估方法。從工程應用角度來看，國際上最新的成果是基于熱點應力法并結合修正沃勒曲線法MWCM評估焊接接頭的多軸疲勞壽命，但是該方法只能處理載荷類型和結構形式都非常簡單的焊接接頭，其主要原因是利用結構表面應力插值獲得的應力難以處理實際海洋平臺焊接結構焊趾處復雜且不斷變化的應力狀態。
【發明內容】
[0005]本發明針對以上問題的 提出，而研制的一種焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，具有如下步驟:
[0006]一建立待測定焊接結構的有限元模型；在焊接結構處施加多種實驗載荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有節點的結構應力張量[σ];
[0007]一根據節點的結構應力張量[σ ]計算節點對應的載荷比例系數R，進而確定應力峰值臨界點的位置；使用插值的方法得到所述應力峰值臨界點的結構應力張量[Ocpsp]；
[0008]一根據應力峰值臨界點的結構應力張量[σ cpsp]計算得出疲勞壽命臨界損傷面的最大剪應力和正應力范圍，應用聯合多軸疲勞壽命預測方法MWCM進行多軸疲勞壽命預測。
[0009]所述應力峰值臨界點定義:
[0010]焊趾處切口應力O (X)在板厚方向的分布分解為三部分:膜應力O ^，彎曲應力σ b和非線性應力峰值σ nlp ;計算公式分別如下:
【權利要求】
1.一種焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，具有如下步驟: 一建立待測定焊接結構的有限元模型；在焊接結構處施加多種實驗載荷，求解得到焊趾端面沿板厚方向所有節點的結構應力張量[O]; 一根據節點的結構應力張量[σ]計算節點對應的載荷比例系數R，進而確定應力峰值臨界點的位置；使用插值的方法得到所述應力峰值臨界點的結構應力張量[oCPSP]； 一根據應力峰值臨界點的結構應力張量[oCPSP]計算得出疲勞壽命臨界損傷面的最大剪應力和正應力范圍，應用聯合多軸疲勞壽命預測方法進行多軸疲勞壽命預測。
2.根據權利要求1所述的焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，其特征還在于:所述應力峰值臨界點定義: 焊趾處切口應力σ (X)在板厚方向的分布分解為三部分:膜應力Qm，彎曲應力0)3和非線性應力峰值ση1ρ ;計算公式分別如下:
3.根據權利要求2所述的焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，其特征還在于:在應力峰值臨界點處焊趾處切口應力σ (X)與外加載荷的關系如下:
4.根據權利要求1所述的焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，其特征還在于:所述建立待測定焊接結構的有限元模型步驟中:在焊趾位置進行局部網格細化。
5.根據權利要求1所述的焊接結構多軸疲勞壽命評估方法，其特征還在于:所述聯合多軸疲勞壽命預測方法為修正沃勒曲線法。
【文檔編號】G06F17/50GK103714204SQ201310712305
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】劉剛, 黃一, 劉英芳, 張崎, 陳景杰, 李紅霞, 王文華 申請人:大連理工大學