以Donahue等提出的疲勞裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算模型為基礎(chǔ),通過引入形狀系數(shù)、張開比和殘余應(yīng)力等參數(shù),建立了適用于焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算模型,分析了多種因素對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響規(guī)律。結(jié)果表明,焊板厚度和焊縫余高的變化均會(huì)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率產(chǎn)生影響,在對(duì)焊接結(jié)構(gòu)表面形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保有一定的焊縫余高;有效應(yīng)力比的增大會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率,且裂紋深度的變化不會(huì)改變有效應(yīng)力比對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響;殘余應(yīng)力的增大會(huì)提高焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率,且殘余應(yīng)力對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的促進(jìn)作用隨著裂紋深度的增加而增大,在對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)須考慮殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。

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【部分圖文】：

圖1參數(shù)θ的物理意義

式中θ為與焊縫余高有關(guān)的參數(shù),如圖1所示,150°≤θ≤180°。令函數(shù)χ(a,B,θ)為

圖2殘余應(yīng)力分布簡(jiǎn)化形式

為便于積分,可將殘余應(yīng)力與裂紋之間的位置關(guān)系簡(jiǎn)化為分段函數(shù),如圖2所示[11]。若a≤b,則有

圖3計(jì)算模型解析流程

可以看出,本文提出的計(jì)算模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)A106GrB和2195-T8焊接結(jié)構(gòu)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。但是,對(duì)X100鋼焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在一定偏差,最大偏差值為62%。這是由于文獻(xiàn)[18]試驗(yàn)中的腐蝕環(huán)境加速了X100鋼焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展,使其擴(kuò)....

圖4計(jì)算模型有效性驗(yàn)證

可以看出,焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋的擴(kuò)展速率隨著有效應(yīng)力比的增大而降低。這是由于有效應(yīng)力比較大時(shí),疲勞裂紋擴(kuò)展過程中產(chǎn)生的滑移帶寬度降低,進(jìn)而降低了疲勞裂紋的擴(kuò)展速率。同時(shí),在疲勞裂紋擴(kuò)展的不同階段,有效應(yīng)力比對(duì)焊接結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響規(guī)律基本相同,說明裂紋深度的變化不會(huì)明顯改變有....

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