压弯复杂应力下焊趾局部应力一应变研究

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武 汉 理 工 大 学 学 报 （ 通 科 学 与工 程 版 ） 交
２１ ０ ２年
第 ３ 卷 ６
图见 图 ３ 其 中纵 向压力 载荷 Ｐ ， 和 周 向压力 载荷
Ｐ 分别 用 于产 生纵 向压应 力和 周 向压 应力 ， 向 。 横
Ｐ２： 一 ： ， Ｐ２：Ｐ。 ４：１ Ｐ０ 如 一 ．
图 １ 试 件 及 焊缝 的形 式
表 １ 试 件 及 焊 缝 尺 寸 试 件 尺 寸
Ｚ Ｈ
焊 缝 尺 寸
Ｂ ｒ
忽 略 了一 向或 两 向压 应 力 的 作用 ， 忽 略 压应 力 对
产生 的影 响却 未进 行 分析 ．
本 文对焊 接试 件进 行 三 向加载试 验 和弹 塑性 有 限元计 算 ， 过 模 拟 锥 柱 结 合 壳 焊趾 处 的应 力 通 场 ， 析在 循环 载荷 的最 大值 下 ， 分 压应 力对 结合 处 局 部 应力一 变 特征 的影 响 ， 应 为更 加 准 确地 估算 锥 柱 结 构壳 的裂 纹萌 生寿 命提 供依 据．
试 验 采 用 ＭＴＳ四 通 道 结 构 加 载 试 验 与 分 析
ｘ１ｍｍ． 变 片 布 置 见 图 ２ 其 中 应 变 片 １ ２ ４ 应 ， ， ，
１ 局 部 应 变 的试 验 测 量 与分 析
１ １ 试 验 内 容 ．
和 ５ 于测 量纵 向应 变值 ； 变 片 ３和 ６用 于 测 用 应 量 周 向应变 值． 对 焊接试 件 进 行 三 向加 载 试 验 时 ， 模 拟 弯 需
电阻 应变 片 法 测量 焊 趾 处 局 部应 变 值 时 ， 由 于焊趾 应 力 集 中 附 近应 变 随 距 离变 化 而 迅 速 改
变 ， 用 的应变 片 在 满 足ｉ 量 要 求 情 况 下尺 寸 应 选 贝 ４ 尽量小 ． 合实 际焊 接试 件焊 趾处 的尺 寸 ， 用 ］结 选 的应 变片 型号 为 Ｂ ２ —ＡＡ， Ｘ１ ０１ 有效 尺 寸 为 １ｍｍ
Ｖｏ． Ｎｏ １ ３６ ．３
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压 弯 复 杂 应 力 下 焊 趾 局 部 应 力一 变研 究 应
刘 慧＂ 严 仁 军
（ 汉理工大学交通学院” 武汉 武
张新 宇。 徐 琳¨
４０６） ３ ０ ３ 武汉 ４０７） ３０ ４
４ ０ ６ ） （ 汉 理 工 大 学 高速 船 舶 工 程 教 育部 重 点 实验 室 ” 武 汉 ３ ０ ３ 武 （ 国舰 船 研 究 设 计 中 心 中
摘 要 ： 过 对 模 拟 结 合 壳 典 型 部 位 的 焊 接 试 件 进 行 加 载 试 验 ， 析 了压 应 力 对 局 部 应 力 应 变 特 征 通 分 的影 响 ， 果 显 示 ， 趾 处 名 义 应 力 相 同条 件 下 ， 部 应 力 应 变 值 与 施 加 的 载 荷 形 式 有关 ． 时 ， 结 焊 局 同 对 此 试 件进 行 的 弹 塑 性 有 限 元 分 析 ， 到 了 与 试 验 结 果 基 本 吻合 的 规 律 ． 得 由此 得 出 ， 应 力 与 弯 曲应 压 力 的 比值 较小 时 ， 焊 趾 处 局 部 应 力应 变 产 生 的 影 响 可 忽 略 ； 对 比值 较 大 时 ， 生 的影 响 不 可 忽 略 ． 产
纹萌 生 寿命 的估算 方法 ， 资料 表 明 ， 局部 应变 有 若
幅有 １ ％左 右 的偏差 ， 会 导致 估 算 的疲 劳 寿命 Ｏ 将 相差 ２ ～３倍口 ］ 对 于焊接 结构 ， 纹通 常产 生 于 ． 裂 焊 趾处 Ⅲ ， ３ 故焊 趾 处 局 部应 力 应 变 值 的 结 果 决 定 Ｊ 着 焊接 件 裂纹 萌 生 寿命 估 算 的准 确 性． 艇 及 水 潜 下 深潜 器 中 ， 出于设 计 的需要 ， 常使 用锥 柱结 合 常
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壳 的结 构． 外部 水 压 力 作用 下 ， 在结 合 壳 焊 趾处 ，
产 生 了周 向压 应 力 和 纵 向应 力 构 成 的 双 向应 力 场 ］ 纵 向应 力被 分解 为沿 厚度 均匀 分 布 的纵 向 ， 压应 力 和二 次弯 曲应 力 ， 中称 纵 向压 应 力 为纵 其 向压 应力 ］在 解决 此典 型部 位 的疲 劳 问题 时 ， ． 多
关 键 词 ： 弯 复 杂 应 力 ； 应 力 ； 接件 ； 趾 ； 部应 力一 变 压 压 焊 焊 局 应
中 图 法分 类 号 ： ７ Ｕ６ ４ ＤＯＩ １ ． ９ ３ ｊｉｓ ． ０ ５ ３ ４ ． ０ ２ ０ ． ２ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ ２ ９ — ８ ４ ２ １ ． ３ ０ ５
第 ３ 卷 第 ３期 ６
２１ ０ ２年 ６月
武汉理 工 大学 学报 （ 交通 科 学与 工程 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ｕ ａ ｎｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｏ ｙ
（ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｅｎ ｉ ｅｒｎ Ｔｒ ｎ ｐ ｒａｊ ｃｅ ｃ ｏ ｇｎ ｅ ｉｇ）
局 部 应 力一 变 法 是 一 种 常 用 的低 周 疲 劳 裂 应
表 １ 试件 的材 料 为某 高 强 钢 ， 料 焊 接按 实 际结 ． 坯 构 的焊接 工艺完成 ， 通过 １０ 超声 波探 伤去 除不 ０ 合格部分后 ， 切割 出试 验试 件． 为方 便 试验 中载荷 的施加 ， 将一边 焊缝磨平 ， 另一 边焊缝不做处理 ．
曲应 力 和压应 力 的 复 杂应 力 场 ， 计 的加 载示 意 设
试件 和焊缝 的几 何形 状 和尺 寸分 别见 图 １和
收 稿 日期 ：０ 卜１—Ｏ ２ １ ２１
刘
慧 （ ９ ７ ： ， 士 生 ， 要 研 究 领 域 为 结 构 疲 劳 断 裂 理 论 与试 验 研究 Ｉ ８一） 女 硕 主