焊接結構切口等效應力修正方法研究與應用分析

張哲,王悅東,劉本末

(大連交通大學 機車車輛工程學院,遼寧大連 116028)

鐵路車輛在工作過程中,會受到來自軌道的沖擊載荷作用,導致結構突變的焊接位置產生應力集中現象,萌生疲勞裂紋,導致疲勞斷裂[1-3]。應力集中往往是結構產生疲勞破壞的主要原因之一[4],因此,研究焊接結構截面位置的應力集中現象十分重要,而焊接結構的類型與尺寸對于結構的應力集中有著至關重要的影響。因此,對于主要承受載荷的關鍵部位,對焊接接頭的類型以及尺寸的選取要有確切的把握,使焊接接頭的應力集中程度在結構合理的情況下達到相對較低的水平,從而滿足焊接結構的疲勞強度以及壽命要求。

Williams[5]在彈性理論的基礎上證明了V型角度結構的尖點位置具有應力奇異性,并且奇異應力的大小與V型結構的角度大小關系密切。Yung等[6]對焊接結構的直角突變位置進行了系統的分析,考慮了焊接處拐角半徑的影響,來計算真實應力分布,不然就要將拐角位置的應力奇異性納入考慮范圍來分析其焊接疲勞行為。肖林等[7]人采用熱點應力法預測疲勞壽命,并將其與9個試件的疲勞實驗結果進行比較,證明了焊接細節采用兩點外推法與三點外推法計算熱點應力均是可行的。廖平等[8]應用ANSYS軟件建立有限元模型,研究了鋼梁十字焊接結構的焊腳尺寸、過焊孔半徑、焊縫寬度等尺寸對各部件應力集中系數的影響,結果表明過焊孔半徑對各部件的應力集中系數影響較大。……