钢结构焊缝疲劳强度分析技术的最新进展_周张义
第30卷,第4期中国铁道科学Vol30No42009年7月CHINARAILWAYSCIENCEJuly,2009
文章编号:1001-4632(2009)04-0069-07
钢结构焊缝疲劳强度分析技术的最新进展
周张义,李芾,安琪,黄运华,卜继玲
(西南交通大学机车车辆工程系,四川成都610031)
摘要:在平板焊接钢结构焊缝疲劳强度分析中,近年来国外主要发展起了等效结构应力法和表面外推热
点应力法2种新方法。等效结构应力法考虑焊趾部位的结构应力集中效应,应用改进线性化法或节点力法分析结构应力,确保计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸的不敏感,从而有效区分不同焊接接头类型的焊趾结构应力集中情形;以结构应力为控制参数计算应力强度因子,在主要考虑焊趾缺口、结构板厚、载荷模式等因素影响基础上,基于断裂力学分析确定与焊缝疲劳寿命直接相关的应力参数,导出等效结构应力转化方程;基于上述应力计算和转化方法对焊缝疲劳试验结果数据进行处理,建立焊缝疲劳强度设计单一主SN曲线,实现对钢结构焊缝的疲劳强度评定和寿命预测。通过比较分析可知,表面外推热点应力法适用于钢结构焊缝设计阶段的方案比较及方案优化;等效结构应力法较适合对钢结构焊缝最终设计方案进行更为精确的焊缝疲劳强度评定和寿命预测以及不能用表面外推热点应力法进行钢结构焊缝疲劳强度分析时。
关键词:等效结构应力;网格不敏感;有限元法;焊趾;疲劳分析;表面外推中图分类号:TG45711文献标识码:A
收稿日期:2008-10-27;修订日期:2009-02-26基金项目:国家自然科学基金资助项目(50821063)作者简介:周张义(1982),男,山西霍州人,博士研究生。对于平板焊接钢结构的疲劳设计,按照传统的
焊接细节分类法需要严格确定特定接头几何形状和载荷模式下的名义应力及相应疲劳抗力数据[1-4],
故很大程度上影响了焊接细节分类法在工程中的应
用。为了完善或替代焊接细节分类法,针对广泛存
在的结构焊趾疲劳,新发展的2种适合于有限元技术的表面外推热点应力法和等效结构应力法,通过
将焊趾结构应力集中考虑在应力分析之中,一方面
可适应有限元强大的应力分析技术,另一方面避免了对疲劳设计SN曲线的选择。表面外推热点应
力法在国内相关行业的应用研究已得到普遍关
注[5-7]。而等效结构应力法虽然在2007版ASME
锅炉及压力容器标准[8]、以及API/ASME合于使用性评定标准[9]中均推荐将其应用于焊缝疲劳分
析,但至今国内尚未有技术文献详细介绍。有鉴于
此,本文在阐述、分析等效结构应力法的基础上将它与表面外推热点应力法进行对比,研究分析2种
方法各自存在的优势和局限性,以及在实际工程的
结构疲劳设计中的合理应用方式。1等效结构应力法剖析
等效结构应力法是1种新型焊接结构疲劳寿命
预测技术[10-13],可广泛应用于不同工业领域的各类
形式焊接承载部件的焊趾疲劳分析,如压力容器、管道、海上平台、船舶、地面车辆等结构的管件及
平板焊接接头[14-18]。该方法主要基于以下2项关键
技术:考虑焊趾部位的结构应力集中效应,应用改进线性化法或节点力法分析其结构应力(即热点
应力),确保计算结果对有限单元类型、网格形状
及尺寸均不敏感,从而有效区分不同接头类型的焊
趾结构应力集中情形;以结构应力为控制参数计算应力强度因子,在主要考虑焊趾缺口、结构板
厚、载荷模式等因素影响的基础上,基于断裂力学
分析确定与疲劳寿命直接相关的应力参数,导出等效结构应力转化方程。进而将其应用于处理疲劳试
验结果数据,构建出单一通用的疲劳设计主SN
曲线,从而基于等效结构应力并结合该主SN曲线进行焊接结构的疲劳强度评定及寿命预测。11网格不敏感结构应力计算
111结构应力定义在焊趾缺口附近沿板厚方向的应力分布通常是
非线性的,焊趾部位垂直于竖向假设裂纹面的实际
正应力分布如图1所示。按平衡等效条件,该实际缺口的正应力可分解为沿板厚t分布的膜正应力m、弯曲正应力b和非线性正应力峰值p,结构
应力即定义为焊趾表面膜正应力和弯曲正应力之
和。若已知板厚t方向的正应力分布函数(x),则结构应力s可通过常规的线性化法按下式确定:
m=1tx=t
x=0(x)dx
b=6t2x=t
x=0(x)t2-xdx
s=m+b(1)
图1焊趾非线性正应力分布及分解量
112改进线性化法结构应力计算
在实际中通常不能应用式(1)计算结构应力。
因为:焊趾前沿为几何不连续区域,局部应力集中
主要受控于自平衡的非线性应力分布,在理想有限
元模型中该部位为应力奇异点,故应力分析结果对
单元类型、网格形状及网格尺寸等因素极为敏感;
对于焊接结构工程分析中应用最多的板壳有限元模
型,几何不连续处单元的应力分析结果是符合板壳
理论的收敛解,实际焊趾处的局部应力被强制服从
板壳理论,应力在板厚方向呈线性化分布,但有别
于按式(1)计算出的结构应力。
为消除或降低结构应力分析结果对网格的敏感
性,等效结构应力法建议可采用改进线性化进行计
算(主要针对三维实体模型),如图2所示。结构
应力的平衡等效条件不但要在假设裂纹面AA处
满足,还需在其临近参考面BB处满足。对于结
构应力沿板厚方向呈单调分布的情形,当截面
A
A和BB间表面无外力作用且可忽略惯性力时,
组成结构应力的膜正应力和弯曲正应力按式(2)
和式(3)计算。其中式(2)表征2个截面在x
方
向的力平衡关系,式(3)表征
2个截面相对A
A截面在O点(y=0)的力矩平衡关系。m=1ty=t
y=0x(y)dy(2)
mt22+bt26=y=t
y=0x(y)ydy+y=t
y=0xy(y)dy
(3)
式中:x(y)和xy(y)分别为BB截面上的正应力
和横向剪应力分布;t为焊趾处结构板厚;为
AA截面和BB截面间的距离。
图2改进线性化法结构应力计算
针对改进线性化法结构应力计算,文献
[19]文献[21]进行的大量对比研究表明,在三维应力集中情况下结构应力对网格的敏感性并不
能得到完全解决。文献[22]对这一问题的解释
是:等效结构应力法的结构应力对网格不敏感性根本上应采用节点力法实现,改进线性化法仅在网格
尺寸可足够准确描述分析部位几何特征的情形下作
为1种可选方法。
113节点力法结构应力计算节点力法结构应力的计算原理:组成结构应力
的膜正应力分量和弯曲正应力分量分别由作用在其
板厚截面上的轴向线力f和线力矩m导致,如图3所示,进而可按式(4)材料力学的简单梁公式计
算膜正应力和弯曲正应力。
m=f/t
b=6m/t2(4)
图3节点力法结构应力计算原理
在具体有限元分析中,计算结构应力所需的线
力和线力矩由节点力和力矩分析结果依据单元形函70中国铁道科学第30卷数按功等效原理导出,即节点力或力矩在节点位移
上的做功等于线力或线力矩在相同节点位移上的做功。式(5)和式(6)分别为计算模型采用三维二
阶壳单元时,计算线力和线力矩应用的方程。其他
单元的相应求解公式见文献[8]。
f1=3(6NF1+2NF3-NF2)/(2w)
f2=-3(2NF1+2NF3-3NF2)/(4w)f3=3(2NF1+6NF3-NF2)/(2w)(5)
m1=3(6NM1+2NM3-NM2)/(2w)
m2=-3(2NM1+2NM3-3NM2)/(4w)
m3=3(2NM1+6NM3-NM2)/(2w)
(6)
式中:fi,mi,NFi,NMi分别为平行于单元宽度
w、垂直于假设焊趾裂纹面的3个节点的线力、线力矩、内力和内力矩,i=1,2,3。
结构应力计算使用的节点力结果(三维二阶壳
单元有限元模型)如图4所示。
图4结构应力计算使用的节点力结果(三维二阶壳单元有限元模型)
12等效结构应力转化
121基于结构应力的K计算
将焊趾初始裂纹考虑为板边缘或板面半椭圆表面型扩展裂纹,定义疲劳失效准则为出现穿透板
厚的裂纹,视结构应力为裂纹扩展远端驱动力,则
根据叠加原理,板边缘裂纹尖端的应力强度因子范
围K为
K=t[mfm(a/t)+bfb(a/t)](7)
式中:m,b分别为结构应力范围
s的膜正
应力范围分
量和弯曲正应力范围分量;
fm(a/t),
fb(a/t)分别为膜应力和弯曲应力单独作用时确定
应力强度因子范围的无量纲权函数,可从众多文献中查得;a和t分别为裂纹扩展深度和板厚。122裂纹扩展分析
通过大量试验结果分析,可将整个裂纹扩展划
分为2阶段:短裂纹扩展阶段(a/t01)和长裂
纹扩展阶段(a/t>01)。预测疲劳寿命应用的裂
纹扩展方程为
N=a/t=1
a/t0td(a/t)C(Mkn)n(K)m=
1Ct1-m2(s)-mI(r)(8)
式中:N为预测疲劳寿命值;Mkn为焊趾缺口导致
的应力强度因子放大系数,用于短裂纹扩展阶段对K进行修正,其计算式见文献[13];n为短裂纹
扩展阶段的裂纹扩展指数,按经验取值为2;m为
常规的Paris方程裂纹扩展指数,等效结构应力法
中取值为36;I(r)为载荷弯曲比r(r=b/s)
的无量纲函数,为载荷模式修正系数,可通过对式
(9)在不同r下的积分结果进行曲线拟合得到I(r)=
a/t=1
a/t0d(a/t)[Mkn]n{fm(a/t)-r[fm(a/t)-fb(a/t)]}m
(9)分析表明,当确定出I(r)后,式(8)表征了
1组与结构板厚t和载荷弯曲比r相关的基于结构
应力范围的疲劳强度sN曲线。通过式(10)
对其进行适当变换,则可相应按式(11)定义能同
时考虑焊趾结构应力集中(s)效应、结构板厚
尺寸(t)效应及载荷模式(I(r))效应而直接与
疲劳寿命相关的等效参量,从而构建出单一基于等
效结构应力范围的疲劳强度SN曲线。
st2-m2mI(r)1m-m=CN(10)
S=st2-m2mI(r)1m(11)
式中:S为等效结构应力范围参量;I(r)为按式
(9)对大量积分结果数据进行曲线拟合得出的载荷
模式修正无量纲函数,I(r)=0294r2+
0846r+25815。
123疲劳设计主SN曲线确定
基于以上焊趾结构应力计算及等效结构应力转
化技术,文献[12]对近50多年来的上千个焊接
接头疲劳试验结果数据进行了重新处理,经线性回
归统计分析,确定出了基于等效结构应力范围的疲
劳设计主SN曲线,95%存活率下其确定方程为71第4期钢结构焊缝疲劳强度分析技术的最新进展
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法
焊接接头设计中的疲劳分析和强度校核方法
引言：
焊接接头在工程结构中广泛应用，其质量直接关系到工程的安全和可靠性。疲劳分析和强度校核是焊接接头设计中必不可少的环节，本文将探讨焊接接头的疲劳分析方法和强度校核方法。
一、焊接接头的疲劳分析方法
焊接接头在使用过程中会受到循环加载的作用，长期受力容易引起疲劳破坏。因此，疲劳分析是焊接接头设计的重要一环。
1. 确定加载条件
疲劳分析的第一步是确定加载条件，包括加载幅值和加载频率。通过实际工况和使用环境，了解焊接接头在使用过程中所受到的加载情况，确定加载条件。
2. 确定应力集中区域
焊接接头的应力分布通常不均匀，存在应力集中的区域。通过有限元分析等方法，确定焊接接头的应力集中区域，为后续的疲劳分析提供准确的应力数据。
3. 确定疲劳寿命曲线
根据焊接接头的材料和加载条件，确定疲劳寿命曲线。疲劳寿命曲线描述了焊接接头在不同加载次数下的寿命，可以用于预测焊接接头的使用寿命。
4. 进行疲劳分析
根据确定的加载条件、应力集中区域和疲劳寿命曲线，进行疲劳分析。通过计算焊接接头在不同加载次数下的应力，与疲劳寿命曲线进行对比，判断焊接接头的疲劳寿命是否满足要求。 二、焊接接头的强度校核方法
除了疲劳分析外，强度校核也是焊接接头设计中的重要环节。强度校核旨在保证焊接接头在正常工作条件下不发生塑性变形和破坏。
1. 确定加载条件
强度校核的第一步是确定加载条件，包括静载和动载。静载是指焊接接头所受到的常规静态加载，动载是指焊接接头所受到的冲击或振动加载。
2. 确定应力分布
根据加载条件和焊接接头的几何形状，确定焊接接头的应力分布。通过有限元分析等方法，计算焊接接头在加载条件下的应力分布。
3. 确定强度校核方法
根据应力分布和焊接接头的材料性能，确定强度校核方法。常用的强度校核方法有极限强度法、应力应变法和断裂力学法等。
4. 进行强度校核
根据确定的强度校核方法，进行强度校核。通过计算焊接接头在加载条件下的应力和应变，与强度校核方法进行对比，判断焊接接头的强度是否满足要求。
Fe-safe Verity焊缝疲劳分析概要
Fe-safe Verity焊缝疲劳分析
一. Verity焊缝疲劳分析的必要性
焊接连接是工业领域上非常常见的结构连接方式，在结构设计中具有非常重要的地位，因此焊接的结构强度和疲劳强度都非常重要。一般情况下，平板焊接钢结构焊缝的屈服强度和抗拉强度都不低于其母材，但是焊缝的疲劳强度却远远低于母材的疲劳强度，焊缝失效的主要形式为疲劳，所以焊缝疲劳强度分析十分必要。焊缝的抗疲劳性能很大程度上取决于焊缝的宏观和微观几何形状，影响焊缝疲劳强度得因素很多，比如动态应力，平均应力，焊接残余应力等。
传统的焊接疲劳分析方法是通过有限元分析软件来计算焊缝处的应力，然后根据焊接结构的不同类型定义应力寿命S-N曲线来计算焊缝的疲劳寿命。一般来说，有限元网格的大小直接影响仿真分析的结构应力结果，特别在应力集中位置（焊接位置通常有应力集中），其影响更大，因此传统焊接疲劳分析方法无法准确预测焊缝处的疲劳寿命。
2006年最新版本的Fe-safe引入了一个全新的“Verity”模块，可以很好地解决上述问题。该模块的核心技术来源于美国著名的科技研发公司Battelle的JIP（Joint Industry Project）项目研究成果，该研究成果“Mesh-insensitive Structural Stress Method”是在通用有限元分析程序计算结果基础上，针对板壳、实体等结构连接形式，专门开发计算等效Structural Stress的程序，使得最后的应力计算结果不具有网格敏感性，即在不同网格尺寸下都能获得精确一致的疲劳仿真结果。
二. Verity焊缝分析介绍
Verity的等效结构应力法是一种新型焊接结构疲劳寿命预测技术, 可广泛应用于不同工业领域的各类形式焊接承载部件的焊趾疲劳分析, 如压力容器、管道、海上平台、船舶、地面车辆等结构的管件及平板焊接接头。该方法主要基于以下2项关键技术:
1. 考虑焊趾部位的结构应力集中效应, 应用改进线性化法或节点力法分析其结构应力(即热点应力) , 确保计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸均不敏感, 从而有效区分不同接头类型的焊趾结构应力集中情形。
钢结构桥梁中的焊接疲劳应力研究现状
钢结构桥梁中的焊接疲劳应力研究现状
摘要：钢结构桥梁是桥梁发展过程中的重要组成部分，钢结构疲劳问题一直是桥梁研究中需要关注的重要方面。焊接过程会产生较大的应力集中，即焊接残余应力，容易使结构材料达到屈服，而影响结构的刚度。在结构承受动力荷载作用下经常不需达到强度极限便会破坏，因此研究焊接过程的应力分布和对疲劳的影响对桥梁安全具有重要意义。本文结合我国焊接钢桥疲劳研究的现状，总结出目前焊接钢结构桥梁疲劳破坏的机理、设计研究的主要方法以及一些有效的应对措施。
关键词：钢桥；焊接；疲劳应力；研究现状
钢桥疲劳应力的研究始于20世纪初，当时欧美等国的一些铆接钢桥细部出现了因疲劳而产生的裂纹，但当时并未引起人们的重视。到了20世纪中叶，一方面高强钢材的使用和设计技术的提高，减小了钢桥构件的截面尺寸，增大了结构活载与恒载之比；另一方面焊接技术在桥梁中的应用，使焊缝内部不可避免地留有初始缺陷而导致局部应力集中，加之结构构造形式的多样化等因素，使得钢桥疲劳裂纹的出现开始变得频繁，给桥梁运营带来了严重的安全隐患。
一、影响焊接结构疲劳强度的主要因素
1.静载强度对焊接结构疲劳强度的影响
一般情况下，基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高，但对于焊接结构来说情况就不一样了，因为焊接接头的疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系，也就是说只要焊接接头的细节一样，高强钢和低碳钢的疲劳强度是一样的，具有同样的
曲线。2.应力集中对疲劳强度的影响
1）接头类型的影响
焊接接头的形式主要有：对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头，在接头部位由于传力线受到干扰，因而发生应力集中现象。
2）焊缝形状的影响
无论是何种接头形式，它们都是由两种焊缝连接的，对接焊缝和角焊缝。焊缝形不
焊接残余应力对钢结构疲劳性能影响研究(jigndian)
—２４—收稿日期：２００８－０９－２１；收修改稿日期：２００８－１２－２９基金项目：国家科技支撑计划项目（２００７ＢＡＧ０５Ｂ００）；教育部高等学校骨干教师资助计划项目机 车 电 传 动ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES№２， ２００９Ｍａｒ．１０， ２００９ ２００９年第２期 ２００９年３月１０日
研
究
开
发焊接残余应力对钢结构
疲劳性能影响研究
周张义，李芾
（西南交通大学机械工程学院，四川成都６１００３１）作者简介：周张义（１９８２－），男，博士研究生，从事机车车辆结构设计和疲劳研究。摘要：针对机车车辆各焊接承载部件的结构疲劳性能，在广泛参考和借鉴国际上动态承载焊接结构的疲劳研究成果，并对各种现行国内外工业设计标准或规范进行对比研究的基础上，主要就焊接残余应力的结构疲劳性能影响及其考虑方式相关内容进行了详细和深入的探讨。明确在机车车辆各焊接承载部件的焊缝接头疲劳设计、强度评定及寿命预测分析中，必须重视焊接残余应力的疲劳影响作用，并应依据实际结构几何及焊缝接头形式、承载特点、残余应力真实分布等因素，采取适当方法予以合理考虑。关键词：焊接残余应力；钢结构；焊接接头；疲劳影响；机车车辆；疲劳分析中图分类号：Ｕ２６０．３２；ＴＧ４５７．１ 文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１２８Ｘ（２００９）０２－００２４－０６
Study on the Effect of Welding Residual Stresses
on the Fatigue Behavior of Steel Structures
ＺＨＯＵ Ｚｈａｎｇ－ｙｉ，ＬＩ Ｆｕ(School of Mechanical Eng., Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China)
Abstract:Considering the structure fatigue behavior of welded loaded components of rolling stock, based on widely referring theinternational fatigue research results of dynamically loaded welded structures and analyzing the various technical design standards or criterionsof domestic and international, the influence of welding residual stresses on the fatigue behavior of steel structures and its considering methodhave been discussed detailed and deeply. It is indicated that the fatigue effect of welding residual stresses must be emphasized in the fatiguedesign, strength assessment and life prediction of welded joints of rolling stock welded loaded structures. Appropriate methods should beadapted reasonable considering its effect, according to the practical structural geometry, pattern of the welded joints, load conditions, truedistribution of residual stresses and so on.Key words:welding residual stresses; steel structures; welded joints; fatigue effect; rolling stock; fatigue analysis
焊接钢结构的疲劳强度
焊接钢结构的疲劳强度
在钢铁材料的研究中，人们总是希望材料具有较高的比强度，即以较轻的自身重量去承担较大的负载重量，因为相同重量的结构可以具有极大的承载能力；或是同样的承载能力可以减轻自身的重量。所以高强钢应运而生，也具有较高的疲劳强度，基本金属的疲劳强度总是随着静载强度的增加而提高。但是对于焊接结构来说，情况就不一样了，因为焊接接头的疲劳强度与母材静强度、焊缝金属静强度、热影响区的组织性能以及焊缝金属强度匹配没有多大的关系，这个规律适合对接接头、角接接头和焊接梁等各种接头型式。材料的力学性能对裂纹扩展速率有一定影响，但影响并不大。在设计承受交变载荷的焊接结构时，试图通过选用较高强度的钢种来满足工程需要是没有意义的。
造成上述结果的原因是由于在接头焊趾部位沿溶合线存在有类似咬边的熔渣楔块缺陷。该尖锐缺陷是疲劳裂纹开始的地方，相当于疲劳裂纹形成阶段，因而接头在一定应力幅值下的疲劳寿命，主要由疲劳裂纹的扩展阶段决定。这些缺陷的出现使得所有钢材的相同类型焊接接头具有同样的疲劳强度，而与母材及焊接材料的静强度关系不大。
1、接头类型的影响
焊接接头的形式主要有：对接接头、十字接头、T形接头和搭接接头，在接头部位由于传力线受到干扰，因而发生应力集中现象。
对接接头的力线干扰较小，因而应力集中系数较小，其疲劳强度也将高于其他接头形式。但实验表明，对接接头的疲劳强度在很大范围内变化，这是因为有一系列因素影响对接接头的疲劳性能的缘故。如试样的尺寸、坡口形式、焊接方法、焊条类型、焊接位置、焊缝形状、焊后的焊缝加工、焊后的热处理等均会对其发生影响。具有永久型垫板的对接接头由于垫板处形成严重的应力集中，降低了接头的疲劳强度。这种接头的疲劳裂纹均从焊缝和垫板的接合处产生，而并不是在焊趾处产生，其疲劳强度—般与不带垫板的最不佳外形的对接接头的疲劳强度相等。 十字接头或T形接头在焊接结构中得到了广泛的应用。在这种承力接头中，由于在焊缝向基本金属过渡处具有明显的截面变化，其应力集中系数要比对接接头的应力集中系数高，因此十字或T形接头的疲劳强度要低于对接接头。对未开坡口的用角焊缝连接的接头和局部熔透焊缝的开坡口接头，当焊缝传递工作应力时，其疲劳断裂可能发生在两个薄弱环节上，即基本金属与焊缝趾端交界处或焊缝上。对于开坡口焊透的的十字接头，断裂一般只发生在焊趾处，而不是在焊缝处。焊缝不承受工作应力的T形和十字接头的疲劳强度主要取决于焊缝与主要受力板交界处的应力集中，T形接头具有较高的疲劳强度，而十字接头的疲劳强度较低。提高T形或十字接头疲劳强度的根本措施是开坡口焊接，并加工焊缝过渡处使之圆滑过渡，通过这种改进措施，疲劳强度可有较大幅度的提高。
T形接头熔透焊缝的合理应用
[1] T形接头熔透焊缝的合理应用
王自根
现代焊接,2009,05,13-18+20
在建筑钢结构中对熔透焊与角焊缝的应用存在一些误区,本文试对问题的实质进行分析、探索,为其合理应用提出一些实质性的意见和建议。
[2] 轻钢结构焊缝超声波探伤小结
徐国祥
山西建筑,2012,28,44-45
通过对轻钢结构工程中对接焊缝超声波探伤实例的分析,从仪器和试块选择、制作距离—波幅曲线和探伤操作等方面入手,重点介绍了超声波探伤在轻钢结构工程中的应用,并结合轻钢结构焊缝特点进行规范检测,以保证焊缝质量检测的可靠性。
1
【题 名】建筑钢结构焊缝质量控制问题探讨
【作 者】陈耀明
【机 构】广东江门市新会区建设工程质量检测站
【刊 名】建筑安全.2011(8).-15-17
【文 摘】通过探讨建筑钢结构薄板检测及焊缝质量界定两个问题，提出对检测方法、焊缝等级选择及新规范修订的看法，希望加深相关人员对该类问题的认识，把握建筑钢结构焊缝质量控制的尺度。
2
【题 名】钢结构焊缝连接工艺探究
【作 者】李建榕
【机 构】福建八建建筑工程有限公司,福建福州350002
【刊 名】福建建材.2010(1).-67-69
【文 摘】钢结构的连接方法可分为焊缝连接、螺栓连接以及铆钉连接等，其中焊缝连接是现代钢结构最主要的连接方法。其优点是方便适用，零件简单，制造方便，并能节省钢材，易于采用自动化操作，生产效率高。文章首先对焊缝连接形式对接埠缝和角焊缝进行简要介绍，然后对二者相关因子的计算方法稍作分析，最后通过实例探究钢结构焊缝连接工艺。
3
【题 名】钢结构焊缝疲劳强度分析技术的最新进展
【作 者】周张义 李芾 安琪 黄运华 卜继玲
【机 构】西南交通大学机车车辆工程系,四川成都610031
【刊 名】中国铁道科学.2009,30(4).-69-75
【文 摘】在平板焊接钢结构焊缝疲劳强度分析中，近年来国外主要发展起了等效结构应力法和表面外推热点应力法2种新方法。等效结构应力法考虑焊趾部位的结构应力集中效应，应用改进线性化法或节点力法分析结构应力，确保计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸的不敏感，从而有效区分不同焊接接头类型的焊趾结构应力集中情形；以结构应力为控制参数计算应力强度因子，在主要考虑焊趾缺口、结构板厚、载荷模式等因素影响基础上，基于断裂力学分析确定与焊缝疲劳寿命直接相关的应力参数，导出等效结构应力转化方程；基于上述应力计算和转化方法对焊缝疲劳试验结果数据进行处理，建立焊缝疲劳强度设计单一主S-N曲线，实现对钢结构焊缝的疲劳强度评定和寿命预测。通过比较分析可知，表面外推热点应力法适用于钢结构焊缝设计阶段的方案比较及方案优化；等效结构应力法较适合对钢结构焊缝最终设计方案进行更为精确的焊缝疲劳强度评定和寿命预测以及不能用表面外推热点应力法进行钢结构焊缝疲劳强度分析时。
钢桥焊缝残余应力与变形分析
1 钢桥焊缝残余应力与变形分析
一、概述
钢桥是指上部结构主要承重部分是用钢材制成的桥梁，它自重较轻，跨越能力大，抗拉、抗压、抗剪强度高，可用于复杂桥型和景观桥。在工程中，经常能见到的钢桥类型有：梁桥（I型板梁、桁梁、箱梁），拱桥（系杆拱，箱形拱、桁架拱），索桥（悬索桥和斜拉桥）。
我国迄今已建造了3600余座各式钢桥。仅在长江上已有各种型式的桥梁30余座，其中接近半数为钢桥。关于焊接钢桥，可以公路桥为对象作比较，按大跨径悬索桥的跨径L≥600m，大跨径斜拉桥L≥400m，进行不完全统计。90年代以来中国已建成大跨径悬索桥7座，大跨径斜拉桥10座；同时期国外建成的大跨径悬索桥有10座（其中日本6座），大跨径斜拉桥有15座（其中日本6座）。按跨径大小排序，在世界上建成的全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中，中国有2座：江阴长江大桥（L=1385m）排名第四，香港青马大桥（L=1377m）排名第五；斜拉桥排名前十位的焊接钢桥中，日本的多多罗大桥L=890m，居首位；中国有6座桥，排名第三、四、五、六、七和第九（南京长江二桥L=628m，排第三位；武汉长江三桥L=618m，排第四位）。
钢桥是由钢板、型钢等组合连接制成基本构件，如梁、柱、桁架杆件等，运到工地后再通过安装连接组成整体结构。连接在钢桥中占有很重要的地位。钢桥中部件的连接方法主要有铆钉连接、螺栓连接和焊接三类。
焊接是现代钢桥最主要的连接方法，它是对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便使用，一般不需要附加连接板、连接角钢等零件，也不需要在钢材上开孔，不使截面受到削弱。因此，它的构造简单，节省钢材，制作方便，并易于采用自动化操作，生产效率高。此外，焊接的刚度较大，密封性较好。常见的焊接方法有电弧焊、栓钉焊，电弧焊又常分为手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。焊缝连接中按焊体钢材的连接方式可分为对接接头、搭接接头、T型接头、角接接头等形式。
但焊接也存在着它不足的一面，焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，其金相组织和机械性能发生变化，某些部位材质变脆；焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却，使结构产生焊接残余应力和残余变形，影响结构的承载力、刚度和使用性能；焊缝可能出现气孔、夹渣、咬边、弧坑裂纹、根部收缩、接头不良等影响结构疲劳强度的缺陷。
fe-safe中关于verity焊缝疲劳的计算问题
fe-safe中关于verity焊缝疲劳的计算问题
在Fe-Safe中，关于Verity焊缝疲劳的计算问题，需要注意以下几个方面：
1.焊缝的宏观和微观几何形状：焊缝的抗疲劳性能很大程度上取决于其宏观和微观几何形状。在Verity计算中，你需要确保正确模拟焊缝的这些特性。
2.动态应力：动态应力是影响焊缝疲劳强度的一个重要因素。在Verity中，你需要设置正确的载荷历程，以考虑动态应力的影响。
3.平均应力：平均应力也会影响焊缝的疲劳强度。在Verity计算中，你需要合理设置平均应力的值。
4.焊接残余应力：焊接过程中产生的残余应力会对焊缝的疲劳强度产生影响。Verity软件可以模拟焊接残余应力的分布和影响。
5.材料属性：在Verity中，你需要为所使用的材料设置正确的属性，包括弹性模量、泊松比等。
6.网格划分：为了获得更准确的计算结果，你需要对焊缝区域进行适当的网格划分。在Verity中，你可以根据需要调整网格密度和网格类型。
7.边界条件：为确保计算的准确性，你需要为模型设置合适的边界条件，如固定约束、释放约束等。
8.疲劳分析方法：Verity提供了多种疲劳分析方法，如名义应力法、局部应力法等。你需要根据实际情况选择合适的分析方法。
9.结果分析：Verity计算完成后，你需要对结果进行分析，关注焊缝疲劳寿命、疲劳强度等指标。 总之，在Fe-Safe中进行Verity焊缝疲劳计算时，需要关注以上各个方面，以确保计算结果的准确性。
地铁转向架焊接构架疲劳强度评估方法研究
第
23卷第
3期
重庆科技学院学报(
自然科学版)2021年
6月
地铁转向架焊接构架疲劳强度评估方法研究
王皓宇米彩盈
(西南交通大学机械工程学院，成都
610031)
摘要:针对地铁转向架的焊接构架疲劳强度评估问题,
以某城市地铁的转向架构架为原型，对比分析
了两种疲劳强度评估方法。采用
ERRI B 12/RP 17报告中提出的疲劳强度校核方法计算相关应力，
基于
DVS 1612标准修正
Haigh图中的许用应力幅,再利用修正的
Haigh图对构架焊缝进行疲劳强
度校核。同时，根据
Miner线性累积损伤理论，结合
BS 7608标准，对构架焊缝进行线性累积损伤计
算。累积损伤值计算结果与疲劳强度校核结果基本一致,均显示在横梁与侧梁连接处疲劳线性累积
损伤值最大。对于中、低缺口效应的对接和搭接焊缝,2
于无限寿命设计的疲劳强度评估方法偏保
守，而对于高缺口效应的角接焊缝，基于
BS 7608标准的疲劳强度评估方法偏保守。建议在实践中
先对整体焊缝结构进行基于无限寿命设计的疲劳强度评估,
再对高缺口效应的焊缝进行基于
BS
7608标准的疲劳强度评估(
关键词
:地铁转
向架；焊接结构；疲劳强度；疲劳损伤；评估方法
中图分类号
:TG407 文献标识码
:A 文章编号
：1673 -1980(
2021 )
03 -0066 -04
地铁车辆的转向架是承担车体重量和负责动力
传输的主要部件，其构架多采用封闭式箱形梁结构,
由钢板和铸件焊接而成。因此，对焊接构架疲劳强
度的评估是评定转向架整体性能的一个重要步骤(
疲劳强度评估包括疲劳强度校核和疲劳寿命预测或
劳 积 计 ,
中,
劳 校 基于无限寿
命设计，疲劳寿命预测基于有限寿命设计。
本次研究针对某城市的地铁转向架构架，先采
用
ERRI B 12/RP 17报告⑴提出的方法进行疲劳
强度校核,然后根据标准
BS 7608[
2]
进行疲劳线性
累积损伤计算，从而对比分析这两种疲劳强度评
估方法。
1
关于评估方法