基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞

一般在焊接結構疲勞分析中存在兩個關鍵問題:一是焊接接頭的分類如何把握;二是焊接部位往往是應力比較集中的區(qū)域,很難準確計算出應力的分布。等效結構應力法是由美國新奧爾良大學焊接實驗室的Pingsha Dong博士等人基于斷裂力學及大量焊接試驗數據,研究出來的一種相對能準確預測焊縫疲勞壽命的方法。該方法采用網格不敏感結構應力計算方法及一條主S-N曲線預測焊接結構疲勞壽命,可以很好地解決結構應力對有限元網格大小的敏感性及焊接接頭S-N曲線選擇困難的兩個難題,從而減小了分析誤差,提高了預測精度。

在FE-SAFE軟件中,Verity模塊為一個焊縫疲勞分析專用模塊,其采用的即是等效結構應力方法。等效結構應力不僅考慮了焊趾缺口、焊接接頭板的厚度的影響、載荷模式的影響,還考慮了應力集中的影響。等效結構應力是基于結構應力計算得到的,結構應力由膜應力與彎曲應力組成,Verity模塊可以通過定義一些焊縫的信息參數及導入的通用有限元軟件(如ABAQUS軟件)節(jié)點力輸出結果來計算求得結構應力。

因此,在使用通用有限元軟件計算求解計算焊縫節(jié)點力時,需要對焊縫進行建模,如下圖所示:

基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞的圖1


將通用有限元軟件的分析結果導入FE-SAFE中之后,在Verity模塊中定義焊縫信息,如下圖所示:

基于FE-SAFE的等效結構應力法分析焊縫疲勞的圖2


定義完成需要計算壽命的所有焊縫信息后,點擊Analyse,即可求解得到結構應力,再定義載荷曲線、材料參數、選擇主S-N曲線標準差等完成焊縫疲勞分析。

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