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原文传递环焊接头疲劳寿命预测方法研究

论文题名：	环焊接头疲劳寿命预测方法研究
关键词：	环焊接头;疲劳失效;主S-N曲线;寿命预测;裂纹扩展分析;城市轨道车辆
摘要：	现代焊接工艺的发展极大推动了不锈钢车体在城市轨道车辆中的应用，新型的焊接连接方式如环焊、塞焊、角焊等在车体的制造中得到了充分使用。轨道车辆在运行过程中承受多种交变载荷作用，焊接接头是整个车体中极易发生疲劳破坏的部位，准确评估接头的疲劳寿命是保证列车安全服役的前提。传统的名义应力法受接头类型和载荷形式的限制，并不适用于新型焊接接头的疲劳评估，而开展疲劳试验又耗时耗力。　　针对这一工程问题，本文在环焊接头的疲劳寿命分析中引入两种较先进的疲劳分析方法，即主S-N曲线法和裂纹扩展分析方法。首先计算了接头的不同的失效模式下对应的结构应力，采用相应的疲劳设计主S-N曲线求解了接头的疲劳寿命，并将寿命预测结果同疲劳试验结果进行了对比;然后应用断裂力学理论进行接头疲劳裂纹扩展分析，并基于Paris公式给出了一种简化的裂纹扩展寿命计算方法。　　研究表明，对于在焊趾和焊根部位均发生疲劳破坏的环焊接头，基于焊根失效进行结构应力求解并选取主S-N曲线可以得到较好的寿命预测结果;基于焊根失效进行结构应力求解时，应力结果对网格划分质量的要求较高，建议在热点位置采用精细的网格;采用主S-N曲线法可以给出较为精确的寿命预测结果，但其应力求解过程较为复杂，建议在安全性要求较高的结构分析中使用;环焊接头的裂纹扩展分析表明，疲劳裂纹在扩展过程中深宽比趋于稳定，采用简化的单自由度模型进行裂纹扩展分析不会引起太大误差;相比主S-N曲线法，本文给出的简化计算方法寿命预测精度较低，但计算过程相对简单，可供设计人员进行简单的寿命估算。
作者：	刘文
专业：	交通运输工程
导师：	鲁连涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文