基于DVS1612准则的焊接结构疲劳评估方法

（ 搭接、对接、角接等） 和焊缝探伤方法（ 目测、磁
粉、超声等） 确定．
σzul（ Ｒσ） =
150·1．04－x 2（ 1 － 0．3Ｒσ） 1．3（ 1 － Ｒσ）
（ 1）
σ （ o，zul
κ）
=
150 1．04 －x
1
2 －
κ
（ 2）
τzul（
Ｒτ）
=
2（ 1 － 0．17Ｒτ） 1．17（ 1 － Ｒτ）
综合利用率小于 1．1 时，焊缝疲劳强度满足要求．
( ) ( ) σ‖
2
+
σ⊥
2
－
σ‖ ·
σ‖，zul
σ⊥，zul
σ‖，zul
( ) σ⊥
+
τ
2
≤ 1．1
σ⊥，zul
τzul
（ 6）
式（ 5） 和式（ 6） 中分母是疲劳强度许用值．分
子分别是疲劳工况中垂直焊缝的最大应力值、平
行焊缝的最大应力值和最大切应力值．
我国铁路车辆钢材焊接结构如转向架构架、 车体 等 的 疲 劳 评 估 方 法 主 要 根 据 BS7608 标 准［1］、IIW 规范［2］、Eurocode3 标准［3］等． DVS1612 － 2014［4］为德 国《铁 路 车 辆 结 构 钢 焊 接 接 头 设 计 和疲劳强 度 评 估 》准 则，该 准 则 包 含 铁 路 车 辆 结 构中重要的钢焊接接头的详细说明，这些焊接接 头来源于一些铁路车辆制造企业执行的焊接标准 EN15085－ 3［5］中． 该准则的应用可以使仿真分析 人员在产品的设计阶段进行结构的仿真分析时就 可以考虑如焊缝类型、焊缝表面处理方式、焊缝探 伤方法、焊缝质量等级等对焊缝疲劳性能的影响， 该准则目前在铁路车辆钢结构焊接疲劳评估中得 到越来越广泛的应用．
瑞士 PＲOSE 公司自行开发的 PFat 工具可以 实现 DVS1612 准则的焊缝疲劳评估． 国内一些高 校如西南交通大学和北京交通大学也已经开始应 用 DVS1612 准则对转向架构架的焊缝进行疲劳 强度评估［6-7］． 本 文 详 细 介 绍 了 根 据《铁 路 车 辆 结 构钢焊接接头设计和疲劳强度评估》准则进行焊 缝疲劳评估的方法． 以铁路车辆结构中最常见的 T 型焊接接头为例分别进行手动计算和商业软件 计算，并且对两种方法的结果进行了对比分析．
2 LIMIT 软件中 DVS1612 准则疲 劳评估方法
DVS1612 准则中已经给出了详细的焊接结构 疲劳评估方法． 此准则应用的主要难点是如何提 取垂直焊缝应力、平行焊缝应力及平行焊缝切应 力．铁路车辆的焊接结构复杂，焊缝数量多，每条 焊缝都需要建立局部坐标系才能得到以上三种应 力，工作量巨大．
的应力比和平均应力．然后根据式（ 1） 和式（ 2） 确
定垂直和平行焊缝应力的疲劳强度许用值． 根据
式（ 3） 确定切应力的疲劳强度许用值．式中 Ｒσ 为 平均应力大于零时的应力比； κ 为平均应力小于
零时应力比的倒数； Ｒτ 为切应力比．式（ 1） 和（ 2） 中指数 x 根据焊接结构是否表面处理、焊接类型
1 DVS1612 准则疲劳评估方法
DVS1612 准则适用于板厚大于等于 2 mm 以
及部分大于等于 1．5 mm 的钢焊接接头疲劳评估． 准则中给出了 S355 和 S235 两种材料的 MKJ 图 （ 横坐标为应力比，纵坐标为疲劳强度许用应力） ． DVS1612 同样适用于其他钢材的疲劳强度评估． 对于屈服极限介于 S235 和 S355 之间的钢材，根 据屈服极限线性插值修正 MKJ 图中曲线 A 至 D 的疲劳强度值． 对于屈服极限高于 S355 的钢材， 只能根据材料的抗拉极限修正 MKJ 图中的曲线 A，其他曲线（ AB 至 F2） 与 S355 保持一致．
基于 DVS1612 准则的焊接结构疲劳评估方法
胡忠安，张晓艳，程亚军
（ 中车长春轨道客车股份有限公司 国家轨道客车系统集成工程技术研究中心，吉林 长春 130062） *
摘 要： 详细阐述了应用 DVS1612 准则进行疲劳评估的方法和如何提取疲劳评估的三种应力．以铁路车 辆结构中最常见的 T 型焊接接头为例，通过有限元计算，并对比手算与商业软件 LIMIT 的计算结果，最 后提出一种准确可行的应用该准则对复杂焊接结构进行疲劳评估的方法． 关键词： 疲劳评估； DVS1612； LIMIT 文献标识码： A DOI： 10．13291 / j．cnki．djdxac．2019．02．008
σ‖，zul，t = σ‖，zul，MKJ （ 10 / t） 0．1
（ 4）
根据式（ 5） 计算出焊缝三种应力的利用率，
当三种应力的利用率分别都小于 1 时，焊缝疲劳
强度满足要求．
பைடு நூலகம்
σ‖ ≤ 1，σ⊥ ≤ 1，τ ≤ 1
（ 5）
σ‖，zul
σ⊥，zul
τzul
处于多轴应力状态的结构，还应满足式（ 6） ．当
准则中使用名义应力对焊接结构的疲劳强度 进行评估，并规定距离焊缝 1 ～ 1．5 倍板厚位置的 应力即为名义应力． 在疲劳强度评估时需要考虑 垂直焊缝的应力 σ⊥，平行焊缝的应力 σ‖ 及平行 焊缝的剪切应力 τ‖，应力方向如图 1 所示．
图 1 T 型接头疲劳评估应力方向
应用 DVS1612 准则进行疲劳评估首先提取
* 收稿日期： 2018-09-27 基金项目： 国家重点研发计划资助项目（ 2016YFB1200404－02） 作者简介： 胡忠安（ 1987－） ，男，工程师，硕士，主要从事转向架疲劳强度评估的研究 E-mail： chi_nahu@ 126．com．
34
大连交通大学学报
第 40 卷
三种应力，并计算出三种应力在全部疲劳工况中
第 40 卷 第 2 期
大连交通大学学报
Vol．40 No．2
2019 年 4 月
JOUＲNAL OF DALIAN JIAOTONG UNIVEＲSITY
Apr．2019

文章编号： 1673-9590（ 2019） 02-0033-05
τzul
（ 3）
垂直和平行焊缝应力的 MKJ 图如图 2（ a） 所
示，切应力的 MKJ 图如图 2（ b） 所示． 横坐标为应
力比，纵坐标为疲劳强度许用值．
（ a） 垂直和平行焊缝应力
（ b） 切应力
图 2 S355 钢的 MKJ 图
当板厚范围在 10 ＜ t ≤ 90 mm 之间时，各个
应力的疲劳强度许用值根据式（ 4） 进行修正．