Verity焊缝疲劳总结
焊缝检测总结报告
焊缝检测总结报告引言焊缝检测是在焊接过程中对焊缝的质量进行评估的重要步骤。
通过对焊缝的有效检测，可以确保焊接工艺的合格性，减少焊缝缺陷带来的安全隐患。
本文将对焊缝检测的常用方法和相关技术进行总结，以期提供对焊缝质量检测的全面了解。
焊缝检测方法X射线检测X射线检测是一种常用的焊缝检测方法，通过利用X射线的穿透能力，可以观察焊缝内部的缺陷情况。
这种方法可以检测出焊缝中的气孔、夹渣等缺陷，并能够确定其大小和位置。
X射线检测设备通常由射线发生器和探测器组成，通过对焊缝进行扫描和分析，可以得出检测结果。
然而，由于X射线的辐射性质，操作人员需要具备专业的技术和安全意识。
超声波检测超声波检测是另一种常用的焊缝检测方法。
通过利用超声波在物质中传播的特性，可以观察焊缝内部的缺陷情况。
这种方法可以检测出焊缝中的气孔、夹渣、裂纹等缺陷，并能够确定其大小和位置。
超声波检测设备通常由发射器和接收器组成，通过对焊缝进行扫描和分析，可以得出检测结果。
相比于X射线检测，超声波检测具有非破坏性和无辐射的优势，操作相对较简单。
磁粉检测磁粉检测是一种常用的焊缝检测方法，适用于对表面缺陷进行检测。
通过在焊缝表面施加磁场，再施加磁粉粉末，可以观察焊缝表面的缺陷情况。
磁粉检测可以检测出焊缝表面的裂纹、疲劳损伤等缺陷，并能够确定其大小和位置。
磁粉检测设备通常由磁场产生器和磁粉粉末组成，通过对焊缝表面施加磁场和磁粉粉末，可以得出检测结果。
然而，磁粉检测只能检测表面缺陷，对于焊缝内部的缺陷无法提供有效检测。
焊缝检测技术数字图像处理技术数字图像处理技术在焊缝检测中发挥着重要作用。
通过将焊缝的图像进行数字化处理，可以对焊缝进行精确定位和分析，进而得出检测结果。
数字图像处理技术包括图像增强、边缘检测、图像匹配等方法，能够有效地提高焊缝检测的准确性和可靠性。
机器视觉技术机器视觉技术是一种应用广泛的焊缝检测技术。
通过利用计算机视觉系统，可以对焊缝进行自动检测和分析，实现对焊接过程的自动化控制。
vertiy焊接结构疲劳评估教程i聂春戈1-100
母材的焊接裂纹处
l F/（Wt） l Mc/l
n Nominal stress range n 名义应力变化范围
l Heat-affected zone
l 热影响区（HAZ）
l Weld metal
l 焊材（WM） n Geometric locations n 几何位置
l Weld toe
l 焊趾
l Weld throat/depth
l 焊喉/焊深
l Weld root
l 焊根
Relevant Fatigue Terminologies and Definitions – I 相关疲劳术语和定义-I
Property Variation in Welded Joints焊接 接头材料性质的变化
Process-induced induced property heterogeneity 焊接过程导致的材料性质的多样性
Hardenable Steel 可硬化的钢材
WM strength mismatch by design 焊材强度设计的不匹配
Tube girth weld length: ~2.5 sqrt(rt) 圆管环焊缝长度: ~2.5 sqrt(rt)
Tubular Girth Weld 管状环焊缝
Axial Residual Stress 轴向残余应力
Residual Stress Effects on Fatigue Behavior of Welded Joints - Experimental Evidence残余应力对焊接 接头疲劳行为的影响——试验验证
焊缝疲劳试验
焊缝疲劳试验焊缝疲劳试验是一种重要的试验方法，用于评估焊接结构在长期使用过程中的耐久性能和寿命。
本文将介绍焊缝疲劳试验的基本原理、试验方法、设备及操作流程等相关内容。
一、基本原理焊缝疲劳试验是通过模拟实际使用条件下的动态载荷作用，对焊接结构进行反复加载和卸载，在一定次数循环后观察其断裂情况和裂纹扩展情况，从而评估其耐久性能和寿命。
焊缝疲劳试验的基本原理是以应力为驱动力，通过不断施加和卸载载荷来引起材料内部微观组织的变化，从而导致材料损伤、裂纹扩展和最终断裂。
二、试验方法1. 样品制备：根据实际使用条件下的要求，制备符合标准尺寸要求的焊接样品，并对样品进行表面处理，使其表面光洁平整。
2. 载荷施加：将样品固定在试验机上，并按照预定载荷大小和频率进行施加。
在每次加载时，应记录载荷大小和施加时间，并在卸载时记录卸载时间。
3. 断裂分析：在试验过程中，应随时观察样品表面是否出现裂纹，并在试验结束后对样品进行断裂分析，以确定其断裂形式和位置，并对其进行显微组织分析。
4. 数据分析：根据试验结果，绘制应力-循环次数曲线和疲劳寿命曲线，并对其进行数据分析和统计处理，以评估焊接结构的耐久性能和寿命。
三、设备及操作流程1. 设备：焊缝疲劳试验需要使用专用的试验机、载荷传感器、位移传感器、数据采集系统等设备，以确保试验的准确性和可重复性。
2. 操作流程：（1）准备工作：根据实际要求制备焊接样品，并进行表面处理；检查试验机及相关设备是否正常运行；设置并校准载荷传感器、位移传感器等设备。
（2）加载操作：将样品固定在试验机上，在预定的载荷大小和频率下进行加载操作，并记录相关数据。
（3）卸载操作：在每次加载完成后，在预定的时间内进行卸载操作，并记录相关数据。
（4）观察裂纹：在试验过程中随时观察样品表面是否出现裂纹，并记录相关数据。
（5）分析数据：根据试验结果，绘制应力-循环次数曲线和疲劳寿命曲线，并进行数据分析和统计处理。
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。
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结
焊接结构疲劳失效的原因及改善措施办法总结焊接结构疲劳失效是指在长时间的使用过程中，由于受到重复载荷的作用，焊接接头或部件出现疲劳裂纹，最终导致结构失效。
焊接结构疲劳失效的主要原因包括材料质量、焊缝设计不良、焊接工艺不合理等。
下面将就这些问题逐一进行分析，并提出相应的改善措施和办法。
首先，材料质量是影响焊接结构疲劳失效的一个重要因素。
若使用的材料强度较低，容易发生疲劳失效。
此外，若材料存在明显的内部缺陷、气孔、夹杂物等，也会直接影响材料的力学性能，导致焊接接头的强度和疲劳性能下降。
为了改善这一问题，应首先确保选用的材料质量可靠，在焊接前进行严格的材料检查，杜绝存在缺陷的材料使用。
其次，可以通过热处理等方式来提高材料的力学性能和疲劳强度。
其次，焊缝设计不良也是导致焊接结构疲劳失效的原因之一、一般来说，焊缝的形状和大小应根据受力情况进行合理的设计，以保证焊接接头的强度和疲劳寿命。
若焊缝设计不当，容易导致应力集中或者应力分布不均匀，使得焊接接头容易产生裂纹。
改善这一问题的措施包括：合理选择焊缝的形状和尺寸，尽量减少应力集中区的存在；采用多道焊接的方式，提高焊缝的强度和疲劳寿命；增加过渡部位的长度，减小应力集中的程度。
此外，焊接工艺不合理也是导致焊接结构疲劳失效的一个关键因素。
焊接工艺的合理性直接影响焊接接头的质量和疲劳强度。
若焊接参数选择不当，焊接过程中存在较大的热输入或者冷却速度过快等问题，容易导致焊接接头产生裂纹。
为了改善这一问题，应根据焊接接头的特点和使用条件，选择适当的焊接工艺参数。
同时，在焊接过程中，要严格执行焊接规程，保证焊接接头的质量和性能。
综上所述，改善焊接结构疲劳失效的措施和办法包括：选择优质的材料，确保材料的质量可靠；进行合理的焊缝设计，减少应力集中和应力分布不均匀的问题；合理选择焊接工艺参数，保证焊接接头的质量和疲劳强度。
此外，为了及时发现焊接结构的裂纹，可以采用无损检测技术进行定期检查，及时发现问题并采取相应的维修措施。
基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证
基于Verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证
李向伟;兆文忠
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2010(031)007
【摘要】Verity方法是计算焊缝疲劳寿命的最新方法.该方法是在有限元计算过程中,将焊趾处结点载荷向单元边分布载荷进行等效转换,以薄膜应力解析公式求解焊趾处结构应力,实现了结构应力对有限元网格不敏感方法.Verity方法还基于Paris 断裂力学公式,推导了以等效结构应力幅为参数的主S-N曲线方程.为验证Verity 方法的有效性,以装甲钢T形焊接接头为对象,进行了仿真计算与疲劳试验.结果表明,采用Verity方法计算结构应力具有网格不敏感特性,根据主S-N曲线方程计算结果与试验值较为接近,和其它传统焊缝疲劳评估方法相比,Verity方法计算精度高,优势明显.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】李向伟;兆文忠
【作者单位】大连交通大学,交通运输工程学院,辽宁,大连,116028;大连交通大学,交通运输工程学院,辽宁,大连,116028
【正文语种】中文
【中图分类】TG405
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焊点疲劳分析范文
焊点疲劳分析范文
焊点疲劳分析是对焊接接头在受到循环载荷作用下，经历一定的冲击、塑性变形和应变应力集中的现象进行分析。
焊点疲劳分析主要是对焊接接
头进行寿命估算，以确定焊点的寿命和维修周期，以确保其在使用过程中
的安全性和可靠性。
焊点疲劳是由循环载荷引起的应力反复变化所致，其循环载荷可以是
机械载荷、热载荷、腐蚀、应力腐蚀等。
疲劳破坏是一种隐蔽的破坏形式，通常无法通过肉眼观察到，因此对于焊接接头的疲劳分析就显得尤为重要。
1.确定加载条件：首先需要确定焊接接头受到的加载条件，包括载荷
大小、载荷类型、载荷频率等。
这些加载条件对焊接接头的疲劳寿命有着
重要影响。
2.焊缝形状分析：对焊接接头的焊缝形状进行分析，包括焊缝的形状、尺寸、几何形态等。
焊缝的形状对焊接接头的疲劳寿命有着重要影响。
3.应力分析：通过有限元分析等方法，对焊接接头的应力分布进行分析。
焊接接头的应力分布对其疲劳寿命有着重要影响。
4.疲劳寿命估算：根据疲劳理论，结合焊接接头的加载条件、焊缝形
状分析和应力分析结果，对焊接接头的疲劳寿命进行估算。
5.结果分析和优化设计：根据疲劳寿命估算结果，对焊接接头的设计
进行优化，以提高焊接接头的疲劳寿命。
焊接结构疲劳失效的原因及改善工艺措施总结
焊接结构疲劳失效的原因及改善工艺措施总结1焊接结构疲劳失效的原因焊接结构疲劳失效的原因主要有以下几个方面：①客观上讲，焊接接头的静载承受能力一般并不低于母材，而承受交变动载荷时，其承受能力却远低于母材，而且与焊接接头类型和焊接结构形式有密切的关系。
这是引起一些结构因焊接接头的疲劳而过早失效的一个主要的因素；②早期的焊接结构设计以静载强度设计为主，没有考虑抗疲劳设计，或者是焊接结构疲劳设计规范并不完善，以至于出现了许多现在看来设计不合理的焊接接头；③工程设计技术人员对焊接结构抗疲劳性能的特点了解不够，所设计的焊接结构往往照搬其它金属结构的疲劳设计准那么与结构形式；④焊接结构日益广泛，而在设计和制造过程中人为盲目追求结构的低本钱、轻量化，导致焊接结构的设计载荷越来越大；⑤焊接结构有往高速重载方向开展的趋势，对焊接结构承受动载能力的要求越来越高，而对焊接结构疲劳强度方面的科研水平相对滞后。
2焊接结构疲劳失效的要素2.1静载强度对焊接结构疲劳强度的影响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当较大的负载重量，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，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S-N曲线，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。
Maddox研究了屈服点在386-636MPa之间的碳锦钢和用6种焊条施焊的焊缝金属和热影响区的疲劳裂纹扩展情况，结果说明：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。
焊接疲劳实验报告
焊接疲劳实验报告焊接疲劳实验报告引言焊接是一种常见的金属连接方法，广泛应用于工业生产和建筑领域。
然而，焊接接头在长期使用过程中容易发生疲劳破坏，对结构的安全性和可靠性带来潜在威胁。
为了研究焊接接头的疲劳性能，本实验通过设计并进行一系列疲劳试验，以评估焊接接头的寿命和疲劳强度。
实验设备和方法本实验选取了常见的焊接材料和焊接方法，以保证实验结果的可靠性和适用性。
实验所用设备包括焊接机、焊接电极、金属试样等。
首先，将金属试样进行清洁处理，确保焊接接头的质量。
然后，采用电弧焊接方法进行焊接，通过调整焊接电流和电压等参数，控制焊接接头的质量和强度。
接下来，对焊接接头进行疲劳试验，通过施加不同的载荷和循环次数，模拟实际工况下的疲劳破坏过程。
最后，通过观察焊接接头的破坏形态和测量其寿命，得出焊接接头的疲劳强度和可靠性。
实验结果和分析在实验中，我们对不同焊接接头进行了疲劳试验，并记录了其破坏形态和寿命。
实验结果显示，焊接接头的疲劳寿命与载荷和循环次数呈正相关关系。
随着载荷的增加和循环次数的增多，焊接接头的寿命逐渐减小。
此外，我们还观察到焊接接头在疲劳破坏过程中出现了裂纹扩展和断裂现象。
这些裂纹往往从焊接接头的焊缝处开始，逐渐扩展至整个接头区域，最终导致接头的完全破坏。
通过对破坏形态的分析，可以得出焊接接头的疲劳强度和寿命。
讨论与改进焊接接头的疲劳破坏是由于长期受到循环载荷的作用，导致接头材料的微观结构发生变化，进而引发裂纹扩展和断裂。
为了提高焊接接头的疲劳强度和寿命，可以采取以下改进措施。
首先，选择合适的焊接材料和焊接方法，确保焊接接头的质量和强度。
其次，加强焊接接头的表面处理，提高其抗腐蚀和抗疲劳性能。
此外，可以通过增加焊接接头的厚度和强化焊接缝的设计，来提高焊接接头的疲劳强度。
最后，进行定期的检测和维护，及时发现和修复焊接接头的裂纹和缺陷，以延长其使用寿命。
结论通过本次焊接疲劳实验，我们得出了焊接接头的疲劳强度和寿命。
焊缝疲劳分析
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 M ethod”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。
焊接接头的累积疲劳行为及损伤评估
焊接接头的累积疲劳行为及损伤评估焊接接头是工程结构中常见的连接方式之一，它的质量直接关系到结构的安全性和可靠性。
然而，焊接接头在使用过程中会受到各种外力的作用，从而引发累积疲劳行为和损伤。
本文将探讨焊接接头的累积疲劳行为及其评估方法。
一、焊接接头的累积疲劳行为焊接接头在使用过程中会受到循环载荷的作用，这些载荷可能是静态的或动态的。
由于焊接接头存在缺陷、应力集中等因素，这些载荷会导致焊接接头发生累积疲劳行为。
累积疲劳行为主要表现为接头的疲劳寿命逐渐减小，最终导致疲劳断裂。
焊接接头的累积疲劳行为受到多种因素的影响，包括焊接质量、载荷类型、工作环境等。
焊接质量是影响接头疲劳寿命的关键因素之一。
焊接缺陷如焊缝裂纹、气孔等会导致应力集中，从而降低接头的疲劳寿命。
此外，载荷类型也对接头的累积疲劳行为有重要影响。
动态载荷会引起接头的应力集中和振动，从而加速接头的疲劳破坏。
二、焊接接头的损伤评估方法为了评估焊接接头的损伤情况，工程师们开发了一系列的评估方法。
其中最常用的方法是疲劳寿命预测和损伤评估。
疲劳寿命预测是通过建立数学模型来估计焊接接头的寿命。
这些模型基于材料的疲劳性能和接头的几何形状、载荷条件等因素。
通过对这些因素进行综合考虑，可以预测出接头在给定载荷下的疲劳寿命。
然而，由于焊接接头的复杂性，疲劳寿命预测存在一定的不确定性。
损伤评估是通过检测焊接接头的损伤程度来评估其可靠性。
常用的损伤评估方法包括无损检测和有损检测。
无损检测是通过使用超声波、磁粉探伤等技术来检测焊接接头的内部缺陷。
这些技术可以非破坏性地检测接头的裂纹、气孔等缺陷，为接头的损伤评估提供依据。
有损检测则是通过对焊接接头进行剖析、显微组织分析等手段来评估其损伤情况。
除了疲劳寿命预测和损伤评估，还有一些其他方法可以用于焊接接头的累积疲劳行为和损伤评估。
例如，有限元分析可以通过建立接头的数值模型来模拟接头的受力情况，从而预测接头的疲劳行为。
此外，实验测试也是评估接头损伤的重要手段，通过加载实验和疲劳试验可以获得接头的疲劳性能和损伤特征。
基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析
中图分类号 ；Ｔ Ｈ ２ １ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ （ 下） － ０ ０ ０ ６ －０ ４
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ （ 下） ． ｏ ３
Ｖｅ ｒ ｉ ｔ ｙ 方法 对 箱 型主 梁 的疲 劳 寿命 进 行研 究 ，其 结
果 对 起 重 机 结构 设 计 、检 修 和 安 全 评 估 等 方 面 都
有 很大 的价 值 。
出 了Ｖｅ ｒ ｉ ｔ ｙ 方 法 ， 该 方 法 利 用 对 网 格 不 敏 感 的等 效 结构应力 和主Ｓ — Ｎ曲 线 来 预 测 焊 接 结 构 的 疲 劳 强 度 ，其 特 点 在 于 ： １ ）考 虑 了焊 趾 处 应 力 集 中效 应 ，应 用 改 进 线性 化 法 分 析焊 趾 处 应 力 ，确 保 计
器常 用的９ ８ ０ 钢 （ ＶＨＤ４ ０ ２ ） ， 材 料 的 屈 服 强 度 ｏ Ｓ ８ ０ ０ ＭＰ ａ ，弹 性 模 量 为 ２ ０ ５ ＧＰ ａ ， 泊 松 比 为 ０ ． ３ 。焊 接 接 头 的 有 限 元 模 型 如 图 ２ 所 示 。边 界 条 件 ：接 头 面 板 两 端ｔ ｔ ｅ ｌ ｌ ｅ 科研 中， ￣ ， ， Ｐ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ Ｄｏ ｎ ｇ 教授 提
可 对 空 间 任 意 走 向 的焊 缝 进 行 相 对 准 确 地 疲 劳 寿 命分 析 ，成功 解 决 了传 统 方法 所遇 到 的困难 。 当前 国 内 对起 重机 金 属 结 构 的 研 究 主 要 集 中 于 静 强 度 分 析 和 计 算 ，疲 劳 寿 命 分 析 方 面 还 不 深 入 ，采 用 有 限 元 方 法 时 人 为 设 定 焊 趾 半 径 ， 具 有 很 大 的随 意 性 ，难 以得 到 可 靠 结 果 。本 文 采 用
焊接接头的热循环疲劳性能分析
焊接接头的热循环疲劳性能分析焊接接头是工程中常见的连接方式，它具有高强度、高刚度和高密封性等优点。
然而，由于焊接接头在使用过程中会受到热循环的影响，其疲劳性能成为了一个重要的研究方向。
本文将对焊接接头的热循环疲劳性能进行分析，并探讨其影响因素和改进方法。
首先，焊接接头的热循环疲劳性能受到多种因素的影响。
其中最主要的因素是焊接过程中产生的热应力。
焊接时，由于焊接区域受到高温热源的加热，会导致接头产生热膨胀，而冷却后又会产生收缩。
这种热应力的交替作用会引起接头的应力集中和塑性变形，从而导致疲劳破坏。
此外，焊接接头的几何形状、材料性能和焊接工艺等因素也会对其疲劳性能产生影响。
其次，为了评估焊接接头的热循环疲劳性能，需要进行一系列试验和数值模拟。
试验方面，可以通过热循环疲劳试验来模拟实际工况下的热循环载荷，通过监测接头的应力、应变和变形等参数来评估其疲劳寿命。
数值模拟方面，可以利用有限元方法建立接头的数学模型，通过求解热传导方程和力学方程来计算接头的温度场和应力场分布。
这些试验和数值模拟的结果可以为进一步分析接头的疲劳性能提供依据。
接下来，我们将讨论焊接接头热循环疲劳性能的改进方法。
首先，可以通过优化焊接工艺来减小焊接接头的热应力。
例如，采用预热和后热处理等方法可以改善接头的组织结构，降低热应力的集中程度。
其次，可以选择合适的焊接材料来提高接头的疲劳寿命。
一些高强度、高韧性的焊接材料可以有效抵抗热循环引起的应力集中和裂纹扩展。
此外，改变接头的几何形状，如增加接头的弯曲半径或采用圆角连接，也可以减小应力集中程度，提高接头的疲劳性能。
最后，需要指出的是，焊接接头的热循环疲劳性能研究是一个复杂而重要的课题。
虽然本文只是对其进行了简要的分析，但仍然可以看出焊接接头的热循环疲劳性能不仅涉及到材料和工艺等方面的问题，还与结构设计和使用条件等因素密切相关。
因此，在实际工程中，需要综合考虑各种因素，并采取合理的措施来提高焊接接头的热循环疲劳性能，以确保其安全可靠地运行。
verity焊接结构疲劳评估教程(II)_王悦东101-200详解
– Transverse shear often negligible from these tests
依据Ｗ的名义应力容易确定
Failure criterion: full ligament (w) separation
破坏准则：剩余宽度(w)全部断开
In-plane notch effects are captured by
面内缺口效应的确定，通过：
• te=w in structural stress calculations
整条焊缝上“能量守恒”
• Traction continuity requirements at nodes along a weld line
在焊缝各节点处拉力连续
Generalized Procedures for Shell/Plate Element Models – Open Weld Ends
全熔透：用两排三角形平面单元
Partial penetration: one row of inclined elements
部分熔透：用一排倾斜的单元
A Lap Fillet Weld
搭接焊
A Padding Plate Fillet Joint
垫板焊接接头（？？？）
“Continuous” Weld Line Definition for Curved Weld Lines
优先选用连续的焊线定义
Discontinuous weld lines must be used in a model:
非连续的焊线定义应用在：
• Treated as separate weld line definitions
基于verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证
基于verity方法的焊缝疲劳评估原理及验证焊缝疲劳评估是对焊缝在长期使用过程中受到的疲劳载荷和应力的评估。
而基于verity方法的焊缝疲劳评估原理主要包括应力计算、寿命评估、验证方法等。
首先，基于verity方法的焊缝疲劳评估原理需要进行应力计算。
焊缝的应力通常可以通过有限元分析或应力分析计算得到。
有限元分析是一种通过将大的结构或组件分成许多小的有限元来近似求解应力和变形的方法。
通过对焊接接头进行有限元分析，可以得到焊接应力的分布情况。
而应力分析可以通过公式计算得到应力值。
这样，将计算得到的应力值与焊接材料的疲劳极限进行比较，可以初步评估焊缝的疲劳寿命。
其次，基于verity方法的焊缝疲劳评估原理需要进行寿命评估。
焊缝的疲劳寿命可以通过S-N曲线和疲劳极限数据进行评估。
S-N曲线是通过将应力振幅与疲劳寿命的对数关系绘制而成的曲线。
而疲劳极限数据是表示焊接材料在特定应力条件下的寿命极限。
通过将根据应力计算得到的应力值代入S-N曲线，可以获得焊缝在长期使用过程中的疲劳寿命。
如果焊缝的疲劳寿命小于要求的使用寿命，说明焊缝存在疲劳问题，需要进行相应的处理和改进。
最后，基于verity方法的焊缝疲劳评估原理需要进行验证方法。
验证方法主要包括实验验证和现场验证两种方式。
实验验证是通过模拟实际工作条件下的应力和载荷对焊缝进行测试。
通过试验获得的数据，可以验证焊缝疲劳评估的准确性。
而现场验证是在焊缝实际工作环境下进行验证。
通过对现场焊缝的监测和分析，可以验证焊缝疲劳评估的准确性和可靠性。
综上所述，基于verity方法的焊缝疲劳评估原理主要包括应力计算、寿命评估和验证方法。
应力计算通过有限元分析或应力分析计算得到焊接应力的分布情况。
寿命评估通过S-N曲线和疲劳极限数据评估焊缝的疲劳寿命。
验证方法包括实验验证和现场验证两种方式。
通过以上原理和方法，可以对焊缝进行全面准确的疲劳评估，并制定相应的改进措施。
箱形臂架液压油管支座疲劳寿命仿真分析
箱形臂架液压油管支座疲劳寿命仿真分析摘要：针对箱形臂架上液压油管支座焊缝开裂的问题，采用等效结构应力法的手段对焊缝疲劳寿命进行评估分析。
首先分别采用shell单元和四面体单元、六面体单元对箱形臂架液压油管支座附件焊接结构进行离散，并利用Fesafe中Verity模块进行焊缝疲劳寿命评估，对比分析三种网格类型对应力和疲劳寿命计算精度的影响，并针对焊缝开裂的问题进行分析及结构优化。
结果表明：三种单元类型静强度计算获得应力分布趋势一致，但shell单元模型最危险位置不合理，通过对焊缝布置位置进行优化，焊缝的疲劳寿命分别提升15.3倍及213倍。
关键词：单元类型；计算精度；疲劳寿命；固定附件中图分类号：TG405文献标识码：A0引言焊接结构由于焊缝处存在应力集中、焊缝缺陷和残余应力，这些焊接工艺特点决定了焊接接头的疲劳强度一般都低于母材[1]，这样大多数焊接结构在实际使用过程中的疲劳破坏多发生在焊缝处，所以焊接结构设计时除静强度校核外，有必要进行疲劳设计。
现在比较常用的焊缝疲劳寿命评估方法有名义应力法[2]、热点应力法[3]、等效结构应力法[4]。
工程机械具备工作环境恶劣、工作载荷变化复杂的特点，会导致装备产生疲劳失效。
随车工程机械行业的国际化，设计者提出了以寿命为目的的抗疲劳设计方法，大大的提高了疲劳强度，延长产品寿命，安全性和耐久性[5]。
但是设计者对盖板、支架等许多非承载的附件关注较少，焊接附件开裂，裂纹在主要结构件上进行扩展导致失效。
本文以工程箱形臂架箱形臂架安装液压管线的支座附件为研究对象，如图1所示，针对支座附件在使用过程中发生开裂的问题，采用有限元手段分析液压油管支座的静强度和疲劳行为，查找开裂原因并提出结构修改建议。
图1 支座焊缝开裂1 有限元模型建立1.1模型简化与网格划分本文以箱体臂架液压油管支座焊接为例进行分析，为降低工作量，提升仿真效率，对模型进行简化，提取箱体顶板上安装的液压油管固定支座为研究对象进行建模分析。
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Verity焊缝疲劳总结一.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。
所以对焊缝进行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:¾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;¾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。
¾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S —N曲线, 从而基于等效结构应力并结合该主S —N 曲线进行焊接结构的疲劳强度评定及寿命预测。
2.1 等效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σm 、弯曲正应力σb 和非线性正应力峰值σp , 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σ( x) , 则结构应力σs 可通过常规的线性化法按下式确定：σσ d(2-1)σσd(2-2)图1 焊趾非线性正应力分布及分解2.2 基于节点力法的等效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，而轴向线力和线力矩是由有限元方法计算得到的节点力计算得到，如图2所示；其中轴向线力与节点力的平衡方程如下：(2-3)图2线力和线力矩与节点力的关系由如上公式计算出焊缝处的线力和线力矩后，通过材料力学的简单梁公式计算膜正应力和弯曲正应力：¾厚度方向法向结构应力：σ σ σ(2-4)¾厚度方向面内剪切结构应力：τ τ τ(2-5)2.3 结构应力的网格不敏感性为了验证结构应力的计算结果对有限单元类型、网格形状及尺寸均不敏感，本文将从如下几个不同的方面进行对比1. 比较不同的单元尺寸：对于如图3所示的焊接结构模型，不同单元尺寸（分别为0.5t*0.5t，1.0t*1.0t，2.0t*2.0t）的有限元结果转化的结构应力（Structural Stress）结果沿焊缝线基本一致，这说明结构应力（Structural Stress）对于有限元模型的单元尺寸不敏感。
图3 三种不同网格的结构应力对于如图4所示的焊接结构模型，不同单元尺寸的有限元模型计算得到的应力及转化的结构应力（Structural Stress）结果如下图所示，这说明焊趾处的应力随网格尺寸变化很敏感，而结构应力（Structural Stress）对于有限元模型的单元尺寸不敏感。
2. 比较不同的单元类型和单元尺寸：对于如图5所示的焊接结构模型，不同单元尺寸和不同单元类型的有限元模型应力转化的结构应力（Structural Stress）结果如下图所示，这说明结构应力（Structural Stress）对于有限元模型的单元尺寸和单元类型不敏感。
图5 不同单元尺寸和单元类型的结构应力对于如图6所示的焊接结构模型，不同单元尺寸的实体单元和壳单元的有限元模型应力转化的结构应力（Structural Stress）结果如下图所示，这说明结构应力（Structural Stress）对于有限元模型的单元尺寸和单元类型不敏感。
图6 不同单元尺寸和单元类型的结构应力2.4 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Ⅰ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Δ K 为∆K=√ ∆σ m ∆σ b (2-6) 其中∆σ ，∆σ 分别为结构应力范围∆σ 的膜正应力范围分量和弯曲正应力范围分量； m 和 b 分别为膜应力和弯曲应力单独作用时确定的应力强度因子范围的无量纲权函数，a 和t 分别裂纹扩展深度和板厚。
2.5 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个阶段: 短裂纹扩展阶段( a/t ≤0.1) 和长裂纹扩展阶段( a/t > 0.1) 。
预测疲劳寿命应用的裂纹扩展方程为：/ ∆ · · ∆ (2-7) 其中 为预测疲劳寿命值， 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∆ 进行修正；n 为短裂纹扩展阶段的裂纹扩展指数，按经验值为2；m 为常规的Paris 方程的裂纹扩展指数，等效结构应力法中取值为3.6； 为载荷弯曲比r 的无量纲函数（r ∆σ /∆σ ）,为载荷模式的修正系数，可通过对式(9) 在不同r 下的积分结果进行曲线拟合得到/ . (2-8)分析表明, 当确定出 后, 式(2-7)表示与结构板厚t 和载荷r 相关的基于应力的疲劳寿命曲线∆ ~ 曲线。
∆ · · · (2-9) 定义能够同时考虑结构应力集中(∆ 效应、结构板厚 尺寸效应及载荷模式 效应而与疲劳寿命同时相关的等效参量，从而构建出单一基于等效结构应力范围的疲劳强度ΔS —N 曲线。
定义∆S ∆ 为等效结构应力的范围参量，通过对表达式(2-9)进行适当转换，得到如下表达式：∆S s · (2-10)2.6 疲劳分析主S-N 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, Battelle 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,确定出基于等效结构应力范围的疲劳设计主S -N曲线。
如图7所示，不同焊接方式的等效结构应力与寿命曲线的离散性最小，可以用基于等效结构应力范围的疲劳设计主S-N曲线来计算焊接的疲劳寿命。
图7 名义应力、结构应力与等效结构应力与寿命的曲线基于等效结构应力范围的疲劳设计主曲线应用的所有S -N 数据点来自不同接头类型(管件及平板对接、十字、纵向加强筋接头等) 、载荷模式(远端纯拉伸、纯弯曲及复合状态) 、结构板厚(从5 至100 mm) 、母材强度(普碳钢、中高强度钢) 等试件的试验结果, 并囊括了约100 个全尺寸管件和平板接头试件(部分来自支撑BS7608 标准疲劳设计曲线的数据) 。
统计表明所有S-N 数据点以标准差表征的分散度水平约为0.25 , 较某些单一接头细节基于名义应力表征的试验结果分散度还小。
可见, 一方面不同接头类型的焊趾结构应力集中差异, 在网格不敏感结构应力计算中得到了有效区分; 另一方面焊趾缺口、板厚尺寸及载荷模式等三类主要疲劳影响因素, 则在基于断裂力学原理的等效结构应力转化中得到了合理考虑。
故试验数据的分散度得到了很大程度上的压缩, 相应确定的S-N 曲线用于疲劳设计时具有较高的精度和可靠性。
通过图8得出95.5 %存活率（即2倍标准差）和99.7%存活率（即3倍标准差）下S-N曲线方程确定为∆S 7017.5· . (2-10)∆S 5903.5· . (2-11)图8 等效结构应力与寿命的函数关系2.7 等效结构应力法与表面外推热点应力法对比等效结构应力法与表面外推热点应力法具有相同的目的，即均试图通过在应力分析中考虑焊趾结构应力集中, 以克服名义应力法在应力计算和S-N 曲线确定上面临的诸多困难。
此外两种方法都主要针对焊趾疲劳, 对起始于焊根、内部焊接缺陷等其他疲劳失效情形不适用。
然而在分析焊趾结构疲劳时，等效结构应力法比表面外推热点应力法具有更强的适应性。
(1) 虽然两种方法定义的焊趾结构或热点应力均为满足平衡等效条件的膜正应力和弯曲正应力之和, 但按表面线性外推法(如图9所示)确定的焊趾热点应力值并不一定能满足该平衡等效条件; 等效结构应力法采用的节点力法或改进线性化法焊趾结构应力计算, 则可严格按其定义满足平衡等效条件。
此外, 由于有限元节点力计算结果对网格的敏感性远低于应力计算结果, 故节点力法结构应力计算可实现对网格的不敏感, 较表面外推法热点应力计算具有明显优势。
图9 热点应力表面线性外推法(2) 表面外推热点应力法直接应用热点应力作为疲劳应力控制参量, 板厚尺寸和载荷模式效应通常按经验修正公式考虑, 焊趾缺口效应则完全在热点应力S -N 曲线中统计考虑; 等效结构应力法则基于断裂力学原理的应力转化技术, 应用等效结构应力作为疲劳应力控制参量, 对上述三类疲劳影响效应进行更为严格的理论考虑。
(3) 由于受外推技术本身所限, 平板件和管件接头的热点应力通常不能共用相同的外推方法。
且对于焊趾结构应力集中程度较低及影响范围较小的接头形式, 如简单对接、十字或丁字接头等, 外推热点应力值常与名义应力值相同, 即焊趾结构应力集中效应不能确保得到有效捕捉, 故对这些接头不能应用该方法进行强度分析; 等效结构应力法则不受上述限制, 其可完全通用于对所有类型形式的管件及平板件焊接结构的疲劳分析。