專利名稱：含i型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子的推導(dǎo)方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)力強(qiáng)度因子的推導(dǎo)方法及應(yīng)用，具體涉及一種含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭應(yīng)力強(qiáng)度因子的推導(dǎo)方法及應(yīng)用，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
焊接作為一種連接手段廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一般采用等匹配原則(填充材料與母材強(qiáng)度相當(dāng))進(jìn)行焊接填充材料的選擇。由于其局部快速加熱和冷卻過程，使得焊縫區(qū)產(chǎn)生較大的殘余拉應(yīng)力，另外焊縫中容易產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷，部分區(qū)域晶粒粗大，這些都使得焊縫區(qū)的各方面承載能力低于母材的承載能力，并且焊接結(jié)構(gòu)容易發(fā)生地應(yīng)力脆斷。如果增加焊縫余高，增加焊縫區(qū)的承載面積，即可降低焊縫區(qū)的平均應(yīng)力，提高接頭的承載能力。焊縫區(qū)如果存在裂紋等缺陷，就應(yīng)該從斷裂力學(xué)角度評價接頭的承載能力。對于存在焊接裂紋并容易發(fā)生低應(yīng)力脆斷的焊接結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)裂紋處的應(yīng)力強(qiáng)度因子K達(dá)到材料的斷裂韌度Kk時，裂紋發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，結(jié)構(gòu)破壞。Kic是材料的固有機(jī)械性能參數(shù)，而K則通過式⑴計算。
權(quán)利要求
1. 一種含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子的推導(dǎo)方法，其特征在于所述推導(dǎo)方法的具體過程為步驟一、解析計算只考慮焊縫余高h(yuǎn)時的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式對于無窮大板、含中心穿透裂紋受均勻拉應(yīng)力時的Wfestcrgacrd應(yīng)力函數(shù)是
2. —種權(quán)利要求1所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式的應(yīng)用方法，其特征在于所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式用來確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭臨界裂紋尺寸^； 具體步驟如下步驟一、測量焊縫材料的斷裂韌度Kk ；步驟二、將接頭的形狀參數(shù)蓋面焊道半寬W、焊縫余高h(yuǎn)、焊趾圓弧過渡半徑r以及板厚的一半t代入式(13)求出f;步驟三、建立計算含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭臨界裂紋尺寸ac的公式
3. —種權(quán)利要求1所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式的應(yīng)用方法，其特征在于所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式用來確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭臨界載荷σ。；具體步驟如下步驟一、建立計算含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭臨界載荷σ。的公式
4. 一種權(quán)利要求1所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式的應(yīng)用方法，其特征在于所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式用來確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭剩余壽命Nf ； 具體步驟如下步驟一、按照權(quán)利要求2求出含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的臨界裂紋尺寸^，計算時工作載荷ο選擇最大應(yīng)力；步驟二、對于η為不同情況，根據(jù)式00)與式即可求出含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭剩余壽命Nf ；其中為初始裂紋尺寸的一半，Y由式0 求得；A和η為材料固有參數(shù)，假設(shè)△ σ為常量；
5. 一種權(quán)利要求1所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式的應(yīng)用方法，其特征在于所述含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式用來確定含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭J積分和裂紋尖端張開位移δ ； 具體步驟如下步驟一、根據(jù)式(14)求出含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子K1步驟二、根據(jù)式(18)即可求出含I型中心穿透裂紋帶一定余高的對接接頭裂紋尖端張開位移S K'
全文摘要
含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子的推導(dǎo)方法及應(yīng)用，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，解決了如何通過工作載荷、裂紋尺寸以及接頭形狀求解含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子的問題，以及如何使用該公式求解含I型中心裂紋對接接頭的臨界裂紋尺寸、臨界應(yīng)力以及接頭剩余壽命。先通過解析法求出只考慮接頭余高時的含I型中心裂紋對接接頭的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式，再通過有限元計算法以及對結(jié)果回歸分析的方法求出考慮蓋面焊道寬度和焊趾過渡圓弧半徑時的應(yīng)力強(qiáng)度因子公式，進(jìn)而確定含I型中心裂紋對接接頭應(yīng)力強(qiáng)度因子公式。通過應(yīng)用該公式進(jìn)一步求出含I型中心裂紋對接接頭的臨界裂紋尺寸、臨界應(yīng)力以及接頭剩余壽命。適用于含I型中心裂紋對接接頭形式的任何材料的情況。
文檔編號G06F17/50GK102176212SQ201010615638
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者劉雪松, 張勇, 張敬強(qiáng), 方洪淵, 楊建國, 王佳杰, 王濤, 董志波 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)