以Donahue等提出的疲勞裂紋擴展速率計算模型為基礎,通過引入形狀系數、張開比和殘余應力等參數,建立了適用于焊接結構的疲勞裂紋擴展速率計算模型,分析了多種因素對焊接結構疲勞裂紋擴展速率的影響規(guī)律。結果表明,焊板厚度和焊縫余高的變化均會對焊接結構疲勞裂紋的擴展速率產生影響,在對焊接結構表面形狀進行設計時應保有一定的焊縫余高;有效應力比的增大會降低焊接結構疲勞裂紋的擴展速率,且裂紋深度的變化不會改變有效應力比對焊接結構疲勞裂紋擴展速率的影響;殘余應力的增大會提高焊接結構疲勞裂紋的擴展速率,且殘余應力對疲勞裂紋擴展速率的促進作用隨著裂紋深度的增加而增大,在對焊接結構的疲勞性能進行設計時須考慮殘余應力對結構性能的影響。

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【部分圖文】：

圖1參數θ的物理意義

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

圖2殘余應力分布簡化形式

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

圖3計算模型解析流程

可以看出,本文提出的計算模型能夠準確預測A106GrB和2195-T8焊接結構的疲勞裂紋擴展速率。但是,對X100鋼焊接結構疲勞裂紋擴展速率的預測結果與試驗結果存在一定偏差,最大偏差值為62%。這是由于文獻[18]試驗中的腐蝕環(huán)境加速了X100鋼焊接結構疲勞裂紋的擴展,使其擴....

圖4計算模型有效性驗證

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

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