焊接結構模態結構應力法程序開發及工程應用

趙尚超，王東坡，李向偉，方吉

(1.天津大學,天津,300350；2.中車齊齊哈爾車輛有限公司,齊齊哈爾,161002；3.大連交通大學,大連,116028)

0 序言

焊接結構的主S-N 曲線法已經在焊接領域開展了廣泛應用，取得了很好的應用效果.該方法采用等效結構應力將不同接頭形式、厚度和加載模式的疲勞S-N 數據有效地統一起來，解決了S-N 曲線選取的困擾，同時由于采用與外載荷平衡的結構應力，所以也具有網格不敏感性等優點[1-3].

ASME 標準中給出的主S-N 曲線法通常先采用典型工況計算單位外載荷下的等效結構應力，再乘以典型工況的載荷譜實現應力譜計算，最后結合主S-N 曲線法采用損傷疊加的方式完成壽命評估，該流程實際是一種準靜態計算流程[4].準靜態流程實施時，要將構件從系統中隔離出來，在構件的載荷傳遞接口部位施加單位載荷和約束，當結構承受動態載荷時，這種靜態平衡的處理方法與實際承載是存在一定差異的.另外，準靜態法要獲得典型工況載荷譜就需要對實測載荷進行工況分解，處理過程中容易導致載荷成分的丟失.以鐵路貨車車體疲勞評估為例，由于我國載荷譜的積累較少，通常采用美國AAR 標準中的載荷譜結合主S-N 曲線法開展車體設計階段的疲勞可靠性分析.由于載荷不一致性導致疲勞評估精度大打折扣，這與近年來發生的多起疲勞失效故障有很大關系，給制造企業和運營造成了較大的經濟損失[5-6].

2012 年鐵路貨車全尺寸車體疲勞試驗臺建……