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內(nèi)容簡(jiǎn)介 首先，介紹焊縫疲勞行為特點(diǎn)；進(jìn)而，說(shuō)明焊縫疲勞分析的名義應(yīng)力法（如：BS7608）和結(jié)構(gòu)應(yīng)力法（如：Volvo (Shell單元)& ASME (Solid單元)基本原理，在Ansys系列軟件中的實(shí)現(xiàn)流程及案例；最后，介紹Ansys

接受母材、焊縫疲勞問題咨詢，包括焊縫的靜態(tài)疲勞問題、隨機(jī)振動(dòng)疲勞問題等，可提供代碼。有意者私聊。

風(fēng)電塔筒門洞焊縫疲勞自動(dòng)化計(jì)算程序，基于Python語(yǔ)言開發(fā)，可自動(dòng)完成門洞有限元建模，求解，后處理及疲勞計(jì)算。

使用hypermesh插件生成ncode實(shí)體焊縫疲勞計(jì)算所用XML文件。

因此，需采用焊材的疲勞壽命結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，即結(jié)構(gòu)最小壽命為67650次。圖10 結(jié)構(gòu)件母材壽命云圖圖11 結(jié)構(gòu)件焊縫壽命云圖3 小結(jié)實(shí)際工程中，焊接結(jié)構(gòu)既有大量焊縫疲勞問題，又有母材應(yīng)力疲勞問題，因此有必要通過CAE工具快速評(píng)估具有復(fù)雜疲勞問題焊接結(jié)構(gòu)的安全性。

該方法的核心是將節(jié)點(diǎn)力及力矩轉(zhuǎn)換成沿著焊趾的線力及線力矩，繼而分解出焊趾位置表面膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，基于彎曲應(yīng)力比插值焊縫S-N曲線，獲得相應(yīng)的疲勞結(jié)果。 焊接疲勞分析案例 通常焊接結(jié)構(gòu)疲勞分析有兩種有限元建模方式：殼建模和實(shí)體建模。其中殼建模網(wǎng)格數(shù)量少，計(jì)算規(guī)模小，在工程上得到了大量應(yīng)用。 接下來(lái)，我們通過一個(gè)案例具體了解焊縫疲勞的仿真過程。

SN分析系統(tǒng)適合于高周期疲勞的應(yīng)力-疲勞分析。系統(tǒng)提供了恒定幅值和時(shí)間歷程兩種加載方式。 后邊兩個(gè)系統(tǒng)是在頻域內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力-疲勞分析，分別是nCode SN VibrationPSD 和 nCode SN VibrationSweptSine。 最后兩個(gè)系統(tǒng)使用焊縫分析引擎來(lái)分析焊縫。第一個(gè)是nCode WeldShellSeam，用于解決基于殼體的焊接模型。

案例1：擺臂焊縫開裂,在關(guān)鍵連接點(diǎn)焊接殘余變形太大案例2：扭力梁的焊縫開裂Simufact解決方案 為了解決這個(gè)技術(shù)問題并找到一個(gè)可行的工藝設(shè)計(jì)方案，MSC中國(guó)團(tuán)隊(duì)開始幫助客戶針對(duì)上述結(jié)構(gòu)開展焊接過程仿真分析和執(zhí)行后續(xù)的疲勞壽命計(jì)算。這里的關(guān)鍵點(diǎn)是提供殘余應(yīng)力和全部的“焊接歷史”（即變形、殘余應(yīng)變，峰值溫度）作為疲勞壽命模擬的初始條件。

3.疲勞結(jié)果：疲勞計(jì)算結(jié)束后，通過后處理查看鈑金壽命最小值8.1萬(wàn)次，位置與圖10的最大應(yīng)力位置一致。再查看單次循環(huán)載荷作用下焊縫的損傷為0，即焊縫在當(dāng)前工況下為無(wú)限壽命。 綜合上述分析結(jié)果，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足剛度、強(qiáng)度和疲勞設(shè)計(jì)要求。

未來(lái)針對(duì)擴(kuò)散焊接空心結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究可以從以下方面展開：在構(gòu)建整體葉片疲勞預(yù)測(cè)模型時(shí)進(jìn)一步研究空心構(gòu)件內(nèi)部焊縫裂紋擴(kuò)展對(duì)葉片疲勞壽命的影響；在評(píng)估寬弦空心葉片的抗外物損傷能力時(shí)，綜合考慮外物沖擊對(duì)葉片表面和空腔結(jié)構(gòu)中擴(kuò)散焊縫損傷的影響；不局限于某一種載荷，應(yīng)當(dāng)針對(duì)離心、振動(dòng)以及彎曲等復(fù)雜載荷下疲勞性能展開研究；焊接接頭焊縫區(qū)附近的力學(xué)性能具有非均勻性，通過原位拉伸、原位疲勞以及納米壓痕法等顯微力學(xué)試驗(yàn)手段獲得焊縫附近不同區(qū)域的顯微力學(xué)性能參數(shù)

常采用TIG重熔工藝對(duì)焊趾進(jìn)行修整，重建裂紋起裂前的狀態(tài)，降低由于焊趾缺陷所造成的應(yīng)力集中現(xiàn)象，以延長(zhǎng)疲勞壽命。同時(shí)TIG重熔也能改善焊縫區(qū)的橫向殘余應(yīng)力；重熔對(duì)于焊縫縱向殘余應(yīng)力的改善不明顯，殘余應(yīng)力絕對(duì)值下降不大；但對(duì)于縱向殘余應(yīng)力的均勻分布有一定效果。

3 Ansys nCode DesignLife 疲勞解決方案· 疲勞仿真的重要性· Ansys nCode DesignLife疲勞壽命仿真流程· Ansys nCode DesignLife疲勞仿真功能· Ansys nCode DesignLife優(yōu)勢(shì)與價(jià)值· Ansys nCode DesignLife常見應(yīng)用案例· 焊縫疲勞分析· 高溫疲勞· 熱和力疲勞

研究表明，焊點(diǎn)周邊的塑性環(huán)是應(yīng)力集中區(qū)域，是點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的破壞區(qū)，也是點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)疲勞壽命的起裂點(diǎn)[3-4]。圖6（a）是熱成形鋼點(diǎn)焊金相圖，中間區(qū)域是焊點(diǎn)內(nèi)核，白色邊界外偏黑的區(qū)域是塑性環(huán)。

若在輪轂上開減荷槽，并加粗軸的配合部分，以縮小輪轂與 軸之間的剛度差距，便可改善配合面邊緣處應(yīng)力集中的情況 在角焊縫處，采用坡口焊接，應(yīng)力集中程度要比無(wú)坡口焊接改善的多。

②疲勞結(jié)果：疲勞性能是拖拽裝置開發(fā)的另一重要任務(wù)，因?yàn)樵摿慵谲囕v行駛過程中反復(fù)受到拖車的動(dòng)態(tài)沖擊載荷作用。基于國(guó)標(biāo)工況，在拖拽球頭位置施加正弦載荷，采用SN Sequential fatigue計(jì)算結(jié)果如下圖7、圖8所示。圖7鈑金結(jié)果表明，鋼板壽命大于200萬(wàn)次要求。圖8結(jié)果表明，焊縫疲勞壽命大于200萬(wàn)次要求。